板式熱交換器板片參數(shù)的分析研究-在線瀏覽
2025-01-04 00:59本頁面
【正文】 ave parameters 板式熱交換器板片 的研究進(jìn)展 傳熱板片是板式熱交換器的關(guān)鍵元件。傳熱板片的波紋形式不同會(huì)對(duì)傳熱及流動(dòng)阻力有較大影響，為滿足不同傳熱場合的需要，人們已研發(fā)出多種多樣的波紋板片，全球已開發(fā)了 60 種以上不同的板型，板片厚度薄至 的板片，可以在壓力高達(dá) 下工作 。 除波紋形式外，板式熱交換器的板片參數(shù)還包括：板片厚度、板片材質(zhì)、波紋截距、 波紋深度等，由于這些參數(shù)的共同作用，使得不同的板片呈現(xiàn)出不同的性能。這一觀點(diǎn)到目前仍為眾多學(xué)者所引用。而且已能定性的對(duì)各參數(shù)堆性能的影響進(jìn)行了分析，但到目前為止國內(nèi)尚無全面分析熱交換器器性能影響因素的報(bào)道，也無指導(dǎo)設(shè)計(jì)者根據(jù)實(shí)際工況進(jìn)行設(shè)計(jì)的理論依據(jù)。 1985 年 Focke， W． W．，等人 對(duì)不同人字形波紋角度盼板式熱交換器進(jìn)行了 研究。以及對(duì)流傳熱系數(shù)與雷諾數(shù)及普朗特?cái)?shù)的準(zhǔn)則方程式。此外一些大的板式熱交換器公司也采用自己的板片進(jìn)行了研究。 、 近年來的研究進(jìn)展 1999 年 A． Muley 對(duì)板片 波紋夾角為 30 度、 60 度組成三種單流程、逆流亂為 U 形連接的板式熱交換器的傳熱及流體阻力實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，試驗(yàn)介質(zhì)為水 (Pr 為 26)。在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) Re≥ 1000， 30≤ β 60，得到了 Nu 和 f 的準(zhǔn)測式。該文章未提及影響熱交換器性能的其它波 紋參數(shù)的影響。模擬結(jié)果還發(fā)現(xiàn)波紋傾角不 β 是影響人字形板式熱交換器內(nèi)流動(dòng)形態(tài)的唯一因素，人字形波紋的其它幾何參數(shù)也會(huì)影響到流體的流動(dòng)形態(tài)，從流體沿波紋方向的流體動(dòng)量分量和流動(dòng)阻力共同作用的角度，探討了波紋幾何參數(shù)對(duì)人字形波紋板片流體流動(dòng)形態(tài)的影響機(jī)理。但該理論 是建立在作者進(jìn)行理論分析的結(jié)果， 并未通過實(shí)驗(yàn)的證實(shí)。其中測試介質(zhì)水一水 273 臺(tái)；油一水 34 臺(tái)：汽一水 28 臺(tái)。本文僅分析水一水測試工況板式熱交換 器的測試情況。說明在我國人字形波紋“優(yōu)于”其它波紋己被業(yè)內(nèi)人士所共識(shí)。 β 90。 從波紋形狀來看，以等流道為例，大角度正弦波斷面占 74％，居大多數(shù)。此外，波頂彎曲比波頂平直 (梯形 )的波紋對(duì)板片偏斜的敏感性小，板片的偏斜將改變波紋處的支撐狀況 (由對(duì)稱狀態(tài)變?yōu)榉菍?duì)稱狀態(tài) )，從而使承載能力降低。 從上表中看出， 混裝板型占 20％，不等流道板型占 13％。 、 波紋參數(shù)分析 由于人字形板片具有傳熱性能高，能承受較高的工作壓力。流體湍流度高且易分布均勻，能最大限度的減少傳熱死區(qū)，又不容易結(jié)垢。所以從 20202020年這十年來 測試的板式熱交換器都是人字形波紋。但是對(duì)設(shè)計(jì)者而言，沒有大量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)為依據(jù)，板片最佳的結(jié)構(gòu)參數(shù)及板型的幾 何尺寸對(duì)傳熱與流阻的影響，還是沒有一個(gè)十分明確的結(jié)論。 、 波紋夾角 β 這十年測試的板型中， β 在 45～ 136 范圍內(nèi)。這與有些文獻(xiàn)介紹大角度 β 以 120 為最佳，小角度 β 以 60 較好相吻合。國內(nèi)外傳熱界對(duì) β 的研究較多，文獻(xiàn)也多有介紹。時(shí)，產(chǎn)生分離流動(dòng)。在相同 Re 和波紋參數(shù)下隨著 β 角的增大，傳熱增強(qiáng)，同時(shí)流動(dòng)阻力也增大。中心所測試的二種不同波紋央角的軟 (L)、硬 (H)板測試結(jié)果以及二者混裝 (M)板的測試結(jié)果可以作為波紋角度大范圍變化的研究數(shù)據(jù)。如果將大、小角度混裝以后的板型 (M 板 )近似認(rèn)為是兩種角度的平均值，發(fā)現(xiàn) I～ IIl 組板型M 板的 K 值與 NTU 值均在 H 板與 L 板中間，其誤差不會(huì)超出 5％：但阻力降 M 板的 △ P值，卻不在 H 板與 L 板中間，而是靠近 L 板。用單位流動(dòng)長度壓力降 △ P／ L 將三 組的 △ P 換算后， M 板 △ P／ L 低于 H 板與 L 板均值約 45％左右，但 I 組數(shù)據(jù) △ P 下降的不如 II、 III 組大 (△ P／ L 值低于 H 板與 L 板均值 26％ )。 以上分析給很好的啟示，大、小角度混裝 (M)板的 K 值或 NTU 值，在 H 板與 L 板之間基本是呈線性變化的，其單位長度壓力降 △ P／ L 的值則不是線性變化，而是遵循指數(shù)規(guī)律大幅度變化的。所以說設(shè)計(jì)適當(dāng) β 角度的板型，比單純追求高傳熱系數(shù)大角度 β 的板型更重要，適當(dāng)?shù)?β 可以獲得較佳的綜合性能，這從表 3． 2 中比 壓降 J 的測試值可以看的很清楚。 小角度 (β 90)比較 由下面的表 4 看出，小角度板型多集中在 3000～ 4000 區(qū)間，占 86％，內(nèi)企與外企在小角度板型傳熱性能方面若以 K 值為判據(jù)，此項(xiàng)統(tǒng)計(jì)差別不大。 表 K 值統(tǒng)計(jì)分析 序號(hào) K 值 W/㎡ .K 臺(tái)數(shù) % 累計(jì) % 1 4000 4 2 35004000 13 3 30003500 24 4 3000 3 小計(jì) 44 、 波紋法向節(jié)距 λ 與波紋密度 λ ／ h 測試發(fā)現(xiàn)，法向節(jié)距入對(duì)流動(dòng)阻力的影響非常明顯，而對(duì)傳熱性能則影響較小，這也與大多文獻(xiàn)資料研究結(jié)論相吻合。此時(shí)， 2板型 λ ／ h 為 4． 26， 1板型 λ ／ h 為 。在本例中 K值僅降低了 ％，但 △ P／ L 卻降低了 50％， J 降低了 ％。 由表 5 中 4數(shù)據(jù)看出，當(dāng)入從 14mm 增大至 16mm 時(shí)， △ P 從 99 降至 64， K 值從5059 降至 4164，而 J 從 48 降至 4l。同樣 λ 增大 2mm， K 值下降了 ％， △ P／ L 下降了 32%， J 降低了 %。 以上對(duì)比說明，若綜合考慮傳熱與流阻性能，則后者 λ ／ h 較前者好。上兩例中，大板的 △ P／ L 降幅是 K 值降幅的 倍，而淺密波紋小板△ P／L 的降幅則更為可觀，而且綜合性能有了大幅度的改善。所以在 β 90。其它條件一定時(shí)，h 在 ～ 范圍， λ ／ h 取 較佳，小角度板片的 λ ／ h 要小 一 些。 、 板片長寬比 L／ B L／ B 板片的流動(dòng)長度 L 與流動(dòng)寬度 B 之比。 L／ B 大，流體分布較均勻，壓 力降也大； L／ B 小，則情況相反。據(jù)文獻(xiàn)介紹，早期板片一般 L／ B=2，最小為 ，近些年的板片均趨向于較大的長寬比。而 L／ B在
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