板式換熱器單通道內多流程實現方法及性能研究.pdf

1、板式換熱器因高效、緊湊的優(yōu)點，被廣泛應用在石油、化工以及城市集中供熱等領域。但在其應用領域內，冷、熱兩種介質流量相差較大的情況較多，板式換熱器的結構特點決定了板片兩側介質流速的調整缺乏靈活性，造成冷熱介質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流速的方法;通過數值模擬和實驗，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

2、計例證，探討了應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，依此流經分割成的小區(qū)域，實現提高較小流量介質流速和換熱系數的目的。
　　分別對一側通道分程后的板間通道分流程板式換熱器進行了水和導熱油的數值模擬，比較了相同流速下分程通道和未分程通道內對流換熱系數h和摩擦系數f。發(fā)現分程通道中導熱油對流換熱系數h增大了約30％，摩擦

3、系數f稍有增大;水側對流換熱系數h稍有增大，摩擦系數f增大25％左右。
　　根據數值計算結果，發(fā)現一側通道分成n個流程后板片兩側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線圖查得平均溫差修正系數，進行分程后平均換熱溫差的修正計算。
　　討論了裝設分程墊片時，其長度及橫向位置確定應注意的問題，分程墊片長度應使流體轉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，得到了水和導熱油在通道分程前后的換熱與阻力準則關聯(lián)式。在實驗參數范圍內，得到的規(guī)律同數值計算結果一致，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。相同工況和參數條件下，實驗測得換熱系數辦稍低于數值模擬值，阻力系數f稍高于數

5、值模擬值，但誤差都在8％以內。
　　比較實驗測得的冷熱介質板間通道分流程板式換熱器平均溫差，和相同P、R值下的數值模擬結果，實驗值和數值模擬值近似相等，誤差在3％以內，即驗證了數值模擬結果的可靠性，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)應用中幾組典型的兩種介質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計選型。結果表明達到同等熱