管壳式换热器[1]中设置防冲板和折流板的目的是什么？折流板的结构形式有哪些？

本题主要考查管壳式换热器中防冲板和折流板的相关知识，解题思路是分别明确防冲板和折流板设置的目的，以及折流板常见的结构形式。

• 防冲板设置目的：在管壳式换热器中，流体进入壳程时如果直接高速冲刷管子，会使管子产生振动。长时间的振动可能导致管子失稳，影响换热器的正常运行。同时，高速流体的冲刷还会加速管子的腐蚀，降低管子的使用寿命。所以设置防冲板可以改变流体的流向，避免流体直接冲击管子，从而防止管子振动失稳和腐蚀。
• 折流板设置目的：
  • 提高壳程流体流速：折流板改变了壳程流体的流动路径，使流体在壳程内形成更复杂的流动，增加了流体的流动阻力，从而提高了流体的流速。根据流体力学原理，流速的提高可以增强流体的传热能力。
  • 增加湍流程度：折流板使流体在壳程内不断改变流动方向，形成湍流。湍流状态下，流体的分子混合更加剧烈，热传递效率更高。
  • 使壳程流体与管程流体相垂直：当壳程流体与管程流体垂直流动时，能够增加两种流体之间的传热面积和传热系数，进一步提高换热器的传热效率。
• 折流板结构形式：折流板常见的结构形式有单弓、双弓、三弓和圆盘 - 圆环形。单弓折流板使流体在壳程内呈弓形流动；双弓折流板则将壳程分为两个弓形区域，流体在两个区域内流动；三弓折流板进一步将壳程分为三个弓形区域；圆盘 - 圆环形折流板由圆盘和圆环组成，流体在圆盘和圆环之间流动。