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板式换热器的传热阻力
发布时间:2017-03-16 09:16:34 | 浏览次数:

 板式换热器是用压制有波纹的薄金属换热板片叠装而成的一种的换热设备,具有传热系数高、占地面积小、重量轻、污垢系数低、组装灵活、维修保养方便等优点,与常规的壳管式换热器相比,在相同的流动阻力和泵功率消耗情况下,其传热系数要高出一倍左右。虽然问世时间相对较晚,但因其高效紧凑的传热性能,得到 了迅速发展并显示出广泛的应用前景。国外板式换热器种类齐全,技术也相对成熟。
    换热器是各种换热设备中非常关键的部分,在化工, 冶金,电力,制冷,轻工等企业中占着很重要的地位。相对于管式换热器来说,板式换热器拥有换热性能更好,体积更小,价格更低,一个世纪以来它在单相领域中得到了广泛的应用。蒸发式冷却器相对于其它型式的冷却器来说,由于其利用了物质相变的能量,因此其传热性能更好,效率更高,结构更紧凑。目前对换热器利用间接蒸发进行冷却的研究已经很多,既有理论研究,又有CFD 研究其中还不乏实验研究。对板式换热器的换热准则进行了研究,但是没有提到喷淋水量对传热具体的强化效果。
    本文主要研究板式换热器在空冷过程中利用喷淋水来进行强化传热,并对其阻力特性进行研究。
    板式换热器的几何外形尺寸为 600 mm × 300 mm × 250 mm,板片厚 2 mm,换热器为双流程 12 通道。实验介质为空气和热水,送风量用喷嘴进行测定,温度均采用精度为 0.1 ℃水银温度计进行测定。

 本实验主要的研究目的是在实验的范围内研究板式 换热器在喷淋工况下可能对空气侧传热有影响的几个因素,并对在喷淋工况下由于喷淋的作用所造成的阻力增 大情况。为此,在实验过程中做喷淋工况的实验,同时为了进行比较以说明效果,有必要进行与喷淋工况相对 应的干工况实验。
    由于板片之间的间距比较小,在板片上安装测温 元件比较困难,因此本实验测定的是整体的换热系数 K。根据换热器前后安置的干湿球温度计测定的温度以 及风机的送风量可以求出换热器空气侧的换热量Q。
    在实验中,喷淋实验与干工况各个对应的工况相 比只是增加了喷淋水,因此考虑喷淋水蒸发对传热强化的影响主要是对喷淋水喷淋强度的影响。本实验先在干 工况的条件下对空气侧的传热进行研究,拟合出空气侧的实验关联式,然后再在相同的条件下,研究喷淋条件 下的传热情况下,相对于干工况时的强化倍数,最后由实验得出强化倍数与喷水强度之间的关系。
    根据干工况得出的空气侧对流换热系数关联式,可 以求出在与干工况相同风量的喷淋情形下,空气侧对流 换热系数的强化倍数。
    随着热水温度的升高,喷淋效率没有明显的升高,对于湿球温度为 28℃的情形其 效率在 33%左右波动,对于空气进口湿球温度为 22℃的情形效率有所升高。而整个系统的总传热系数随着热水 温度的升高而升高。
    喷淋工况的阻力要稍微大于干工况,这是由于在喷淋过程中气流会有喷淋液滴的阻挡,从而对气流形成阻力,使其造成阻力损失。随着喷淋水流量的提高,这种液滴对于气流的阻挡作用必然越来越大,因此喷淋的阻力会随着喷淋水量的增大而上升。另外,由于阻力项与空气的速度的二次方成正比,因此随着风速的提高,喷淋阻力上升较大。
    本文通过对板式换热器热流体的分析,得知通过提高热液体的进口温度来增加板式换热器的传热性能是有利的。


 
 
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