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        板式換熱器的傳熱阻力
        發布時間:2017-03-16 09:16:34 | 瀏覽次數:

         板式換熱器是用壓制有波紋的薄金屬換熱板片疊裝而成的一種的換熱設備,具有傳熱系數高、占地面積小、重量輕、污垢系數低、組裝靈活、維修保養方便等優點,與常規的殼管式換熱器相比,在相同的流動阻力和泵功率消耗情況下,其傳熱系數要高出一倍左右。雖然問世時間相對較晚,但因其高效緊湊的傳熱性能,得到 了迅速發展并顯示出廣泛的應用前景。國外板式換熱器種類齊全,技術也相對成熟。
            換熱器是各種換熱設備中非常關鍵的部分,在化工, 冶金,電力,制冷,輕工等企業中占著很重要的地位。相對于管式換熱器來說,板式換熱器擁有換熱性能更好,體積更小,價格更低,一個世紀以來它在單相領域中得到了廣泛的應用。蒸發式冷卻器相對于其它型式的冷卻器來說,由于其利用了物質相變的能量,因此其傳熱性能更好,效率更高,結構更緊湊。目前對換熱器利用間接蒸發進行冷卻的研究已經很多,既有理論研究,又有CFD 研究其中還不乏實驗研究。對板式換熱器的換熱準則進行了研究,但是沒有提到噴淋水量對傳熱具體的強化效果。
            本文主要研究板式換熱器在空冷過程中利用噴淋水來進行強化傳熱,并對其阻力特性進行研究。
            板式換熱器的幾何外形尺寸為 600 mm × 300 mm × 250 mm,板片厚 2 mm,換熱器為雙流程 12 通道。實驗介質為空氣和熱水,送風量用噴嘴進行測定,溫度均采用精度為 0.1 ℃水銀溫度計進行測定。

         本實驗主要的研究目的是在實驗的范圍內研究板式 換熱器在噴淋工況下可能對空氣側傳熱有影響的幾個因素,并對在噴淋工況下由于噴淋的作用所造成的阻力增 大情況。為此,在實驗過程中做噴淋工況的實驗,同時為了進行比較以說明效果,有必要進行與噴淋工況相對 應的干工況實驗。
            由于板片之間的間距比較小,在板片上安裝測溫 元件比較困難,因此本實驗測定的是整體的換熱系數 K。根據換熱器前后安置的干濕球溫度計測定的溫度以 及風機的送風量可以求出換熱器空氣側的換熱量Q。
            在實驗中,噴淋實驗與干工況各個對應的工況相 比只是增加了噴淋水,因此考慮噴淋水蒸發對傳熱強化的影響主要是對噴淋水噴淋強度的影響。本實驗先在干 工況的條件下對空氣側的傳熱進行研究,擬合出空氣側的實驗關聯式,然后再在相同的條件下,研究噴淋條件 下的傳熱情況下,相對于干工況時的強化倍數,最后由實驗得出強化倍數與噴水強度之間的關系。
            根據干工況得出的空氣側對流換熱系數關聯式,可 以求出在與干工況相同風量的噴淋情形下,空氣側對流 換熱系數的強化倍數。
            隨著熱水溫度的升高,噴淋效率沒有明顯的升高,對于濕球溫度為 28℃的情形其 效率在 33%左右波動,對于空氣進口濕球溫度為 22℃的情形效率有所升高。而整個系統的總傳熱系數隨著熱水 溫度的升高而升高。
            噴淋工況的阻力要稍微大于干工況,這是由于在噴淋過程中氣流會有噴淋液滴的阻擋,從而對氣流形成阻力,使其造成阻力損失。隨著噴淋水流量的提高,這種液滴對于氣流的阻擋作用必然越來越大,因此噴淋的阻力會隨著噴淋水量的增大而上升。另外,由于阻力項與空氣的速度的二次方成正比,因此隨著風速的提高,噴淋阻力上升較大。
            本文通過對板式換熱器熱流體的分析,得知通過提高熱液體的進口溫度來增加板式換熱器的傳熱性能是有利的。


         
         
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