1.2 彈性管束傳熱元件

1.2.1 平面彈性管束

在換熱器內流體誘導振動研究的基礎上，山東大學程林教授設計開發了不同于傳統管殼式結構的新型傳熱元件——平面彈性管束傳熱元件。代替傳統的剛性元件，憑借其獨特的復合梁彎曲結構，在殼程流體的誘發下產生振動，實現無源振動強化換熱[4]。

如圖1-3所示，平面彈性管束主要由四根銅制管束以及兩塊連接體（5、6）組成。其中4號管束與管程進口A端連接，1號管束與管程出口B端相連。當殼程流體橫掠流過彈性管束時，在管束兩側會形成周期性的漩渦脫落，漩渦脫落形成的交互作用力致使管束產生振動，進而實現強化換熱。

換熱試驗發現，在不同蒸汽壓力和流速下，清潔表面彈性管束換熱器的平均傳熱系數在4000～5300W/（m2·K）之間[5]。與剛性管束相比，平面彈性管束在低雷諾數下強化換熱效果非常明顯。管束傳熱性能對比如圖1-4所示，平面彈性管束管外表面傳熱系數是剛性管束的3倍左右[6]。由于底部浮動管和頂部浮動管受流體作用力不同，不同層高的管束產生了不同的換熱效果。

圖1-3 平面彈性管束傳熱元件

圖1-4 管束傳熱性能對比