1.2.3空心环支承结构

空心环支承(图1.2)是由华南理工大学化学工程研究所邓先和等[9,10]首先研究的，它是由直径较小的钢管截成短节，均匀分布在换热管之间的同一截面上，呈线性接触，在紧固装置螺栓力的作用下，使管束对紧密固定。由于流体纵向冲刷管束，因此壳程具有流体阻力小、传热性能好及抗振能力强等特点。研究表明，当支承同样的强化管束(即横纹管束)时，空心环支承结构更能使粗糙管束获得更好的强化效果，在同等壳程条件下给热系数高50％以上，并且壳程压力更小[11]。空心环支承的绕流作用不如折流杆支承，而且管束固定工艺相对较复杂。

图1.2空心环支撑机构

1.2.4管式自支承

管子自支承的共同特点是靠管子自身变形的突出部位相互支承，无需其它支承物。因此，管子排列紧凑，单位体积内的换热面积增大，管子间距小，可提高壳程流速，支承点干扰流体并分割流体边界层，从而增强湍流度，使传热边界层减薄。传热管的截面形状的变化对管内、外流体的传热都具有强化作用[12]。管式自支承结构主要有三种形式：刺孔膜片式，螺旋扁管式和变截面管式。

（a）刺孔膜片管；（b）螺旋扁管；（c）变截面管

图1.3自支承管及其自支撑结构

1.3换热器管程结构强化传热的发展

1.3.1改变传热面形状

（1）螺旋槽纹管换热器

螺旋槽纹管作为一种高效而非常优质的异行强化传热管件，其主要是光滑管置于车床之上采取轧制而成。一般来说，螺旋槽纹管主要有单头和多头的两种。在实际的应用中，螺旋槽纹管主要以强化管内的气体和液体的传热为主要目的。螺旋槽纹管的强化机理主要是部分流体可以受到螺旋槽纹的引导作用而实现顺着螺旋槽纹管的槽进行旋转流动，另外一部分流体则顺着螺旋槽纹管的槽壁基于螺旋槽纹凸起的作用而产生一种漩涡，由此就可以将边界层和分层中的流体扰动而实现热量的传递。据相关研究指出发现多头螺旋横纹管的综合性能相较单头螺旋横纹管的综合性能而言是较差的。分析其原因，有可能是多头螺旋横纹管的热传面积较大，从而导致流体传热的时候会散发更多的热量，图1.4为螺旋槽纹管[13]。