板式換熱器單通道內(nèi)多流程實現(xiàn)方法及性能研究.pdf

1、板式換熱器因高效、緊湊的優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用在石油、化工以及城市集中供熱等領(lǐng)域。但在其應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)，冷、熱兩種介質(zhì)流量相差較大的情況較多，板式換熱器的結(jié)構(gòu)特點決定了板片兩側(cè)介質(zhì)流速的調(diào)整缺乏靈活性，造成冷熱介質(zhì)換熱性能不匹配的情況，使得板式換熱器的高效性能無法得到充分發(fā)揮。針對以上問題，提出一種將一個板間流體通道分割成多個流程以提高較小流量介質(zhì)流速的方法;通過數(shù)值模擬和實驗，研究了上述分程方法對板式換熱器換熱和阻力特性的影響;通過典型工況的設(shè)

2、計例證，探討了應(yīng)用此方法對板式換熱器制造成本的影響。
　　通過在板片換熱區(qū)域裝設(shè)密封墊片，利用密封墊片將整個板片通道的流通區(qū)域分割成多個小區(qū)域，流體從進口到出口，依此流經(jīng)分割成的小區(qū)域，實現(xiàn)提高較小流量介質(zhì)流速和換熱系數(shù)的目的。
　　分別對一側(cè)通道分程后的板間通道分流程板式換熱器進行了水和導(dǎo)熱油的數(shù)值模擬，比較了相同流速下分程通道和未分程通道內(nèi)對流換熱系數(shù)h和摩擦系數(shù)f。發(fā)現(xiàn)分程通道中導(dǎo)熱油對流換熱系數(shù)h增大了約30％，摩擦

3、系數(shù)f稍有增大;水側(cè)對流換熱系數(shù)h稍有增大，摩擦系數(shù)f增大25％左右。
　　根據(jù)數(shù)值計算結(jié)果，發(fā)現(xiàn)一側(cè)通道分成n個流程后板片兩側(cè)換熱平均溫差的計算，可以通過1-n程管殼式換熱器平均換熱溫差修正系數(shù)線圖查得平均溫差修正系數(shù)，進行分程后平均換熱溫差的修正計算。
　　討論了裝設(shè)分程墊片時，其長度及橫向位置確定應(yīng)注意的問題，分程墊片長度應(yīng)使流體轉(zhuǎn)彎處流通截面積和主流區(qū)單一小流程相近為宜;墊片末端形狀最好為圓形或橢圓形，可減小轉(zhuǎn)彎處流

4、體擾動，減小局部阻力損失;考慮到兩片板片的波紋觸點會降低墊片的強度，因此放置分程墊片時，在板片上的橫向位置應(yīng)盡可能避開波紋觸點分布的直線位置。
　　搭建了板式換熱器水-水、水-油換熱實驗臺，得到了水和導(dǎo)熱油在通道分程前后的換熱與阻力準則關(guān)聯(lián)式。在實驗參數(shù)范圍內(nèi)，得到的規(guī)律同數(shù)值計算結(jié)果一致，即水流過分程通道后阻力增大較多，油流過分程通道后換熱性能增大較多。相同工況和參數(shù)條件下，實驗測得換熱系數(shù)辦稍低于數(shù)值模擬值，阻力系數(shù)f稍高于數(shù)

5、值模擬值，但誤差都在8％以內(nèi)。
　　比較實驗測得的冷熱介質(zhì)板間通道分流程板式換熱器平均溫差，和相同P、R值下的數(shù)值模擬結(jié)果，實驗值和數(shù)值模擬值近似相等，誤差在3％以內(nèi)，即驗證了數(shù)值模擬結(jié)果的可靠性，進一步證明采用管殼式換熱器平均換熱溫差修正系數(shù)線圖求取該類板式換熱器平均溫差是可靠的。
　　選取了工業(yè)應(yīng)用中幾組典型的兩種介質(zhì)換熱特性較難匹配的工況，分別利用本文提出的方法和普通等流通截面板式換熱器進行設(shè)計選型。結(jié)果表明達到同等熱