其中，—定性温度下介质的导热系数，;—旁路挡板传热校正系数;—普朗特准数，;—壳程传热因子。

(6)

由(5)、(6)式联立可推出，壳程给热系数正比于，即壳程给热系数与折流板间距的0.55次方成反比例;(6)式简化后可得，，由此知，壳程给热系数将随圆缺率增大而减小，其关系曲线如图2所示。

　　图2 壳程传热因子与圆缺率变化关系 折流板间距与圆缺率的优化 折流板间距与圆缺率增大，将降低壳程压降，但同时壳程给热系数减小;折流板间距与圆缺率减小，将增大壳程给热系数，但同时壳程压降也大大增大。即壳程压降与壳程给热系数同增或同减，但壳程压降增大或减小幅度大于壳程给热系数。为此，在压降允许范围内，试着减小折流板间距与圆缺率，从而增加传热效果。

评价折流板间距和圆缺率两个指标的重要条件是壳侧窗口区域流速与管束错流流速尽可能相等，它们的比应在0.8~1.2之间，如果超过这个范围，则沿管长方向流体被重复加速或减速，从而使压降不能充分转化为传热系数的提高。若使窗口区域流速与管束错流流速相等，则流体在缺口处的流通截面积与流体在两折流板间错流的流通截面积接近。

流体在缺口处的流通截面积=缺口总截面积—缺口处管子所占面积

= (7)

此处，为错流区管子数占总管数的百分数

(8)

其中，—壳体内径，;—管外径，;—换热管总数目;—圆心角，弧度，。

假设 (9)

联立(3)、(7)、(8)、(9)，便可以得出折流板间距与圆缺率关于壳体内径、排管数、管径等的函数。取壳径450mm、500mm，管程数为一程或二程，管径19mm、25mm，管子排列为三角形，选择固定管板式，由此计算不同折流板间距比率与圆缺率的对应关系。

根据条件的不同，分为四种情况，情况一：壳径450mm，管径19mm，管间距25mm，管程数2程，所对应的换热管数目为220;情况二：壳径450mm，管径25mm，管间距32mm，管程数为2程，所对应的换热管数目为126;情况三：壳径500mm，管径19mm，管间距25mm，管程数为2程，所对应的换热管数目为256;情况四：壳径500mm，管径19mm，管间距25mm，管程数为1程，所对应的换热管数目为275。最后，利用MATLAB软件，得到了折流板间距比率与圆缺率的对应解，如表一所示。

表一 折流板间距与壳体内径的比率R与圆缺率B的变化关系 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 情况1 0.157 0.208 0.255 0.299 0.342 0.383 0.423 0.463 0.502 情况2 0.147 0.194 0.238 0.279 0.318 0.356 0.393 0.429 0.465 情况3 0.153 0.203 0.249 0.291 0.333 0.372 0.411 0.450 0.488 情况4 0.158 0.209 0.257 0.301 0.344 0.385 0.425 0.466 0.505 为了方便比较，把数据绘制成图3，从图3中可以看出，随着折流板间距比率增大，圆缺率也增大。情况1与情况2比较，管径增大，相同折流板间距比率所对应圆缺率减小;情况1与情况3比较，壳径增大，相同折流板间距比率所对应圆缺率减小，但其减小幅度小于管径增大引起的减小幅度;情况3与情况4比较，管程数增大，相同折流板间距比率所对应圆缺率减小。

　　图3 折流板间距比率R与圆缺率变化关系

　　折流板间距减小时，流体湍流程度和传热性能提高，但流体横向冲刷换热管束的次数增加，流经整个换热器的阻力增大，考虑到传热、压降的均衡性，折流板间距不宜小于壳体内径的30%;最大折流板间距可等于壳体的内径，若再加大将使壳程流体纵向流大为增加，传热效率大幅下降，另外无支撑跨距过大会诱导振动。

　　圆缺率过小，壳程错流流体以喷射状穿入切口，随后呈“S”形而不是“Z”形横向流过管束，在折流板的顶部区域内形成很大的流体循环涡流，另外漏流增加;圆缺率过大，壳程错流流体越过折流板顶尖之间形成纵向顺流，此时，压降虽小但对传热影响很大，且会形成流体的循环漩涡。

推荐圆缺率在之间为最好，太大或太小，壳侧流形都不理想，会形成较大的边界层脱体，不利传热;从图3知，最佳圆缺率所对应折流板间距比率在之间。 结论 本文描述了折流板间距与圆缺率对壳侧压降、给热系数的影响，并考虑了折流板间距与圆缺率的关联性，得出了以下结论：

(1)折流板间距与圆缺率减小，壳程给热系数增大，但同时增大了壳程压降;增大折流板间距与圆缺率，壳程压降减小，但不利于传热;管束压力降与折流板间距的2.8次方成反比例，且与圆缺率()成正比例;壳程给热系数与折流板间距的0.55次方成反比例，随圆缺率增大而减小;由此可知，壳程压降受折流板间距与圆缺率的影响远大于壳程给热系数，且折流板间距对压降、壳程给热系数的影响大于圆缺率。

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