板式换热器如何实现在低Re下达到湍流状态,分析其流动和换热性能
板换换热器及换热原理
标识介绍
整体结构
管式换热器： 管式热交换器，不同于板式热交换器，它在产品通道 上没有接触点，这样它就可以处理含有一定颗粒的产 品,颗粒的最大直径取决于管子的直径.
整体结构
在UHT处理中，管式热交换器要比板式热交换 器运行的时间长。从热传递的观点看，管式热 交换器比板式热交换器的传热效率低
工作原理
如何进行热交换
热交换系统通常是以热传导和对流两种方式进行热交换的。 热传导是热量传递的一种常见的方式，其过程中流体各部位 之间不发生相对的位移；对流是流体各部分质点发生相对位 移而引起的热量传递过程。对流分为强制对流与自然对流， 强制对流是使用机械能（如搅拌）使流体发生对流而传热， 比如我们为了冷却一杯咖啡会不停的搅拌它；自然对流是因 流体受热而有密度的局部变化，导致发生对流而传热。
3℃/4-5 ℃ 。
相对于产品来说，如果间壁表面太热，牛乳中的蛋白质将会
有凝结并在间壁上结焦的危险。热量必须通过这一垢层进行 传递，这将导致总传热系数K 值下降。加热介质和产品的温 差与以前相同时，也不能传递同样多的热量，产品的出口温 度将会下降。这可以通过提高加热介质的温度来补偿，但这 又提高了传热表面的温度，以致更多的蛋白质凝结在换热器 表面上，垢层的厚度增加，K值进一步下降。
通常使用的多管道的管式热交换是基于传统的列管式 热交换器的原理，其产品流过一组平行的通道，提供 的介质围绕在管子的周围，通过管子和壳体上的螺旋 波纹，产生紊流，实现有效的传热。
补充说明
同一段内可能使用不同规格/模式的管式热交换器 规格：包括外部套管的管径-内部列管的管径-内部列管 的数量-总长度 模式：常见的有A B C D四种模式，主要由外部套管上 介质进出口的位置决定
基础概念
板式换热器传热性能与流动特性研究
板式换热器传热性能与流动特性研究板式换热器是一种广泛应用于工业生产和家用领域的热交换设备，它的主要作用是通过板与板之间的换热传导，将一个流体的热量传递给另一个流体，以达到加热、冷却或恒温的目的。
在这个过程中，板式换热器的传热性能和流动特性是非常重要的参数，它们直接影响着换热效率和工作稳定性，因此被广泛研究和探讨。
首先来讲一下板式换热器的传热性能。
传热性能是指热量在板式换热器中传递的效率，在板式换热器的设计中，传热性能是一个非常重要的指标。
板式换热器的传热性能与其结构形式、热传导系数、热流密度等因素密切相关。
其中最主要的因素是板结构形式和板间距。
板结构形式是指不同类型的板式换热器之间的不同结构形式，例如对流板式换热器、波纹板式换热器、蜂窝式板式换热器等。
这些不同类型的板式换热器结构在传热性能方面表现也各不相同。
以对流板式换热器为例，其板间距较小，板式热交换面积较大，换热传导能力很强，因此传热性能也较高。
而波纹板式换热器则是通过板的波纹结构来增加板间距，从而增加流体的流通和混合效果，有效提高传热性能。
另外，板间距也是影响板式换热器传热性能的重要因素。
板间距越小，流体在板间的接触时间越长，传热效率也就越高。
但是板间距过小容易造成堵塞和积垢等问题，影响板式换热器的正常操作。
因此，在设计板式换热器时，需要合理控制板间距，以兼顾传热性能和运行稳定性。
除了传热性能，板式换热器的流动特性也是一个重要的研究方向。
流动特性是指其中的流体在管路内的流动规律，包括速度分布、压力分布等参数。
板式换热器的流动特性不仅影响传热效率，还会影响流体的混合和阻力等问题。
在板式换热器的流动特性研究中，常用的方法主要有实验和数值模拟。
实验方法是通过对换热器内流体的温度场和压力场进行测量，得到流动特性的参数值。
数值模拟则是通过计算机模拟的方法，对流体在板式换热器中的运动进行仿真，得到流动特性的数值结果。
两种方法各有优缺点，在实际研究中需要根据需求和条件，选择合适的方法进行。
板式换热器工作原理及特点
BBR 型板式换热器是目前国家推广采用的节能机电产品，具有高效、节能、结构紧凑、物料流阻损失小、操作弹性大、使用寿命长、重量轻、使用经济，拆卸维修方便等优点。该产品执行 GB16409-1996 《板式换热器》标准制造，板片波纹结构使流体产生湍流，提高了传热系数，板片之间采用两道密封，使用安全可靠；介质逆向流动，有利于低温热源的利用；流速合理，阻力损失少；其各项技术指标均达到国内先进水平。
板式换热器是传热设备中应用最广泛的设备之一，它具有传热效率高、结构紧凑、占地面积小、安装、 维修 、 组合方便等特点。 广泛适用于：电力、石油、化工 、冶金、机械、 轻工、食品、医药、电力、涂装、船舶、机电、纺织、造纸、供热等工业部门。
板式换热器工作原理？
板式热交换器传热机理是根据传热机理是根据热力学定律： “热量总是由高温物体自发地传向低温物体 , 两种流体存在温度差 , 就必然有热量进行传递 ”, 两种存在温度差的流体在受迫对流传热过程中 , 由于热传递板表面采用瓦楞波结构优化设计 , 其热交换率达到 92%, 即使流体流速在雷诺准数值以下，流体在板片之间的运动亦呈三维运动 , 促使流体形成剧烈紊动 , 减少边界层热阻强化传热效率。
板式换热器工作原片，按一定的间隔，通过橡胶垫片压紧组成的可拆卸的换热设备。板片组装时，两组交替排列，板与板之间用粘结剂把橡胶密封板条固定好，其作用是防止流体泄漏并使两板之间形成狭窄的网形流道，换热板片压成各种波纹形，以增加换热板片面积和刚性，并能使流体在低流速成下形成湍流，以达到强化传热的效果。板上的四个角孔，形成了流体的分配管和泄集管，两种换热介质分别流入各自流道，形成逆流或并流通过每个板片进行热量的交换。
板式换热器传热与流动分析
较小 、 重量轻 、 污垢 系数 低 、 拆 卸方 便 、 板 片 品种 多样性 且适 用 指导 热 介质都 是 液体 的热 量传 递方 式 。对流 换热 的 传热 过程
范 围广 ， 在各行 各业 中得到广泛 应用 。炼油 化工厂 的生产 中常 就是 液体把 热量传递 给板 片 ， 或者板 片把热 量传递 给液 体的热
板式 换热 器 质量 显 的能 源短 缺 问题 ， 可 利用热 源 的温 度越 来越 低 ， 热 板允 许 的 板式 换热 器具有 一定 的 自我清 洁功能 。此外 ，
所以被广 泛应用于 各工业生产 中 。 温差 会逐渐 变得 更小 ， 这样 一来对 换热技 术和换 热器 的性 能要 轻便 于安装而 且价 格低 ， 求 也就 更高 了。板式 换 热器 的基 本发 展趋 势是 提高 换热 器 的 １ ． ２板式换热器的热传递与流体流动
传 热效率 、 提 高换热 器的结 构紧凑 性 、 降低 材料消耗 ， 增强换 热
性 及扩大容量 的 灵活性 。 近些年 ， 板式换 热 器技 术 日渐成熟 ， 它的传热 效率 高、 体 积
板式 换 热器 中流 体 间热 传递 的热 量交 换通 常都 是 通过 流
器承受 高温 、 高压 、 超 低温以 及耐腐 蚀的能 力 ， 保证换 热器互 换 体 的对流 方式 交换 热量 或者 改 变流 体形 态方 式交 换热 量 以及 通过换热 器的板片导热 来进行 的。 １ ． ２ ． １ 对流 方式 板式换 热器 中的对 向流体 交换热 量方 式是
减 少投 资成 本 ， 而 且还能 够节 约 大额 的水 费和 维修 费 ； 板式 换 体 的运 动状 况相 关联 。对 流导 热方 式分 为 自然 对流 热传 递 和
自然对 流热传 递是依 据液 体 间不 同 热 器在化学 工业 中 ， 可以用 于加热 、 冷却、 蒸发各 种酸 、 碱、 盐类 强制对流 热传递 两种方式 ， 化学品； 在食 品加 工 工业 中 ， 可利 用板 式换 热 器对食 品进 行加 位置温 度 不 同所 产 生的 的温 度差 而使 得液 体 间进行 热 量交 换 强制对 流换热是 液体 在机械 外力对 其做功 的情况 下 热、 冷却 、 杀菌 等 ； 板式 换热 器 也可应 用于 供 暖中 ， 如 暖 气就是 的热传递 ； 通过 泵的作 用力下 液体在 板 依 据板 式换 热 器原理 所 生成一 种 简单 的板 式换 热器 ； 同理 ， 板 所产生 的流动时 引起 的热量 传递 ， 式 换热 器也可用 于制药 工业 中 ， 在 药 品加 工过程 中对 药物进 行 式换 热 器中流 动时 的热 传递 都属 于 强制 对流换 热 。一 般情 况 板式 换热 器 中液体 在外 力作用 下的流 动流速都 会大 大超 加热、 冷却 、 结 晶以及 杀菌等 ， 板 式换热 器也 可用于机 械制造 工 来说 ，
板式换热器传热与流动分析
板式换热器传热与流动分析摘要：在换热设备中，板式换热器是传热系数比较高的一种，且具有高效、紧凑、容易拆洗等优点。
但同时也具有一些缺陷，如流动阻力比较大、压力承受能力不足等。
因此，让换热性能更好的与流动阻力相互匹配也就成了板式换热器一直以来需要研究改进的重点。
然而，由于板式换热器流道形状比较复杂，叠放的方式有很多种，一直以来对其优化和改进的研究都没有突破性的进展。
本文通过对板式换热器的传热与流动进行分析，为板式换热器的改进和优化提供一些建议，使板式换热器的换热特性与流动阻力能够获得更好的匹配。
关键词：板式换热器传热流动阻力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换热设备，由于其高效、紧凑、传热性能高等特点，近几年在石化行业被广泛利用。
板式换热器虽然具有结构紧凑、传热系数高、易拆洗等优点，但其是通过板片进行热量交换，而各板片之间形成的小流通断面流道又相当多，因此流动阻力也较大。
在各方面条件相同的情况下，板式换热器的传热系数是其他换热器传热系数的2倍左右。
长期以来，为了解决板式换热器流动阻力大的缺点，对其复杂的流道形状和花样繁多的叠放方式不断进行研究和改进，但一直没有突破性的进展。
本文通过对板式换热器的传热与流动的优缺点的进行分析，为板式换热器的改进和优化提供一些建议，使板式换热器的换热特性与流动阻力能够获得更好的匹配。
1.板式换热器的构造、工作原理以及特点板式换热器结构非常紧凑，是由一组平行、具有波纹表面的薄金属板相叠而成。
两侧的流道内流动着冷、热流体，那些传热板片能够起到换热的作用。
此外，除了金属板片，板式换热器的结构中还有密封垫圈、压紧装置等附属构件。
密封垫圈的主要作用是防止流体的外漏以及两流体之间的内漏，然而，在换热器运行中产生的压力、温度以及工作流体的腐蚀都会对密封垫圈造成损害，所以，密封垫圈的性能直接影响着板式换热器使用寿命；压紧装置由两部分组成，即压紧板和压紧螺栓，压紧装置能够将密封垫圈压紧，从而使其的密封力增加，保证不会出现泄漏。
低雷诺数下板翅式换热器如何实现湍流,及其对性能的影响
板式换热器如何实现在低雷诺数下达到湍流状态，分析其流动和换热性能田兵兵热能1101班 20110009491.板式换热器如何实现在低雷诺数下达到湍流状态？板式换热器是由一系列具有一定波纹形状的金属片叠装而成的一种新型高效换热器。
板片之间布满网状接触点, 流体沿着板间狭小通道流动, 其速度大小方向不断改变,形成强烈的湍流。
2.低Re下板式换热器传热器传热性能试验研究板式换热器是一种高效、紧凑的换热设备，是由一系列具有一定波纹形状的金属片叠装而成的一种新型高效换热器。
板片之间布满网状接触点，流体沿着板问狭小通道流动，其速度大小方向不断改变，形成强烈的湍流，从而破坏边界层，减少液膜热阻。
因此，它与常规的管壳式换热器相比，在相同的流动阻力和泵功率消耗情况下，其传热系数要高出很多。
板式换热器的传热和阻力性能与板面的波纹形状、尺寸及板面的组合方式都有很大的关系，在1 200≤Re≤4 000时，测定不同流道高度对换热流动阻力的影响，发现Nu随着流道高度的增加而增加，而压力梯度降低，摩擦冈数增大，换热效果降低．得出窄流道换热效果更好的结论。
马学虎研究了板式换热器在低如条件下(200≤Re≤1 300)的传热性能及阻力特性，并根据实验数据回归了相应板片传热系数，阻力系数的经验关联式，计算值与实验值有较好的一致性。
通常板式换热器的最佳板问流速是o．3～0．8 m／s，然而对于某些处理量小，压降要求比较严格的工况，流体只能在低流速下运行，而低盈下的传热具有其独特性，因此在低风情况下，研究板式换热器的传热是十分必要的，但目前这方面的研究较少。
本文实验测定了板式换热器在较低RP条件下(15<Re<800)传热性能，回归计算了200<RP<800时的传热关联式，分析了过渡流情况下(15<Re<200)流速对传热性能的影响，并从传热性能、传热效率等方面对板式换热器的强化传热性能进行了评价。
板式换热器换热与阻力流动性的研究
板式换热器换热与阻力、流动特性的研究板式换热器是一种高效、紧凑的换热设备。
与其他换热器相比具有传热系数高、结构紧凑、易拆洗等优点,但也存在流动阻力大、承压能力低等缺点。
寻求换热性能与流动阻力的更加匹配一直是板式换热器优化与改进的主要方向。
但是板式换热器的流道形状复杂,叠放方式多种多样,长期以来,对其研究只停留在实验和经验基础上,缺乏预见性。
近年来对于板式换热器的研究、结构的改进使得板式换热器的应用范围也越来越广泛。
本文基于钎焊式板式换热器,研究板式换热器的换热和压降关联式形式,给出适合制冷系统仿真计算的方法和模型。
首先提出制冷工质物性的快速计算模型。
在板式换热器的换热和压降研究中,主要涉及到的是换热工质饱和线上的物性,本文给出了水、CO2和R22饱和线上物性的具体拟合方法、关联式和拟合结果。
在研究板式换热器的换热和压降过程中,先从单相流在板式换热器流动出发,建立了单相的换热和压降模型。
对于两相流的蒸发和冷凝,分别给出精度较高、满足制冷系统仿真计算的拟合关联式。
也给出制冷剂为R410A的具体拟合结果及误差分析。
对于板式换热器的研究,以及制冷系统仿真计算有一定的指导和参考价值。
采用数值模拟的方法对人字形板式换热器进行了数值模拟研究,并在此基础上提出了一种全新的网流型换热板片-波浪板,使板式换热器的换热特性与流动阻力获得了更好的匹配。
针对传统板式换热器的内部结构特点,采用数值模拟的方法研究板式换热器通道内的换热与流动特性。
通过对三种湍流模型:标准k—ε模型、带旋流修正（Rea）的k-ε模型、RNG k—ε模型,进行数值计算对比,发现RNG k—ε模型对于板式换热器内的复杂流动和换热特点,具有相对较高的准确度。
以上模拟结果与前人所做的实验数据进行了分析对比,验证了模型的可靠性。
在此基础上建立了板式换热器通道内流动和换热的数值计算模型,采用非结构化网格,对β为30°～80°,波高为3mm～6mm及波距为10mm～25mm的人字形板片在不同速度下的换热和阻力特性进行了数值计算,模拟得到了板式换热器槽道内三维的速度场、压力场和温度场,综合分析了波纹角度、波高及波距对换热与流动特性的影响,并对换热板片的参数进行了对比优化。
低Re下板式换热器性能的实验研究及热力学分析
第6卷第1期2007年3月热科学与技术Journa l of Therma l Sc ience and TechnologyV o l .6N o.1M ar .2007文章编号:167128097(2007)0120038207收稿日期:2006207217; 修回日期:2006212228.作者简介:马学虎(19652),男,教授,博士,博士生导师,主要从事相变传热及其强化、低品位热能利用和海水淡化的研究.低R e 下板式换热器性能的实验研究及热力学分析马学虎1, 林 乐1, 兰 忠1,于庆杰1, 于春健1, 白 涛1, 林 英2(1.大连理工大学化学工程研究所,辽宁大连 116012;2.中国石油天然气股份有限公司大连石化分公司技术发展处,辽宁大连 116032)摘要:实验测定了两种不同板式换热器在低R e 条件下(200<R e <1300)的传热性能及阻力特性。
根据实验数据分别从板片波纹的倾斜角、间距、高度等三方面对板式换热器的传热、阻力影响进行理论分析,在低R e 下,从对传热效果影响程度来看,波纹的间距要大于波纹的倾斜角、波纹高度;而对压降的影响,波纹的间距要小于波纹的倾斜角、波纹高度。
根据实验数据回归了相应板片传热系数、阻力系数的经验关联式,计算值与实。
并对板式换热器进行了热力学分析。
为板式换热器在小流量、低流阻情况下的工业应用提供板型设计、流程设计的理论依据。
关键词:板式换热器;低雷诺数;低流动阻力;热力学分析中图分类号:T K124文献标识码:A0 引 言板式换热器自19世纪面世以来,经过一百多年的发展,已广泛应用于石油、化工、食品、冶金、机械、制冷等行业,尤其在低品位能量的回收与利用中,更显示了它的优越性。
板式换热器是由一系列具有一定波纹形状的金属片叠装而成的一种新型高效换热器。
板片之间布满网状接触点,流体沿着板间狭小通道流动,其速度大小方向不断改变,形成强烈的湍流,从而破坏边界层,减少液膜热阻,因此,它与常规的管壳式换热器相比,在相同的流动阻力和泵功率消耗情况下,其传热系数要高出很多[1]。
板式换热器知识及优点分析
板式换热器知识及优点分析板式换热器是由一系列具有一定波纹形状的金属片叠装而成的一种高效换热器。
各种板片之间形成薄矩形通道，通过板片进行热量交换。
板式换热器是液—液、液—汽进行热交换的理想设备。
它具有换热效率高、热损失小、结构紧凑轻巧、占地面积小、应用广泛、使用寿命长等特点。
在相同压力损失情况下，其传热系数比管式换热器高3-5倍，占地面积为管式换热器的三分之一，热回收率可高达90%以上。
板式换热器的型式主要有框架式（可拆卸式）和钎焊式两大类，板片形式主要有人字形波纹板、水平平直波纹板和瘤形板片三种。
板换换热效率高、占地面积小、维修方便、能够保护主机等，是最直观的优点。
中文名：板式换热器组成：板式换热器、平衡槽、热水装置等类型：框架式（可拆卸式）和钎焊式标准：GB16409-1996《板式换热器》优点：换热效率高、热损失小含义：由一系列具有一定波纹形状的金属片叠装而成的一种高效换热器板式换热器结构图拆解可拆卸板式换热器是由许多冲压有波纹薄板按一定间隔，四周通过垫片密封，并用框架和压紧螺旋重叠压紧而成，板片和垫片的四个角孔形成了流体的分配管和汇集管，同时又合理地将冷热流体分开，使其分别在每块板片两侧的流道中流动，通过板片进行热交换。
基本组成结构如图所示：板式换热器和管壳式换热器相比较，具有的显著特点：1.传热系数高由于不同的波纹板相互倒置，构成复杂的流道，使流体在波纹板间流道内呈旋转三维流动，能在较低的雷诺数（一般Re=50~200）下产生紊流，所以传热系数高，一般认为是管壳式的3~5倍。
2.对数平均温差大，末端温差小在管壳式换热器中，两种流体分别在管程和壳程内流动，总体上是错流流动，对数平均温差修正系数小，而板式换热器多是并流或逆流流动方式，其修正系数也通常在0.95左右，此外，冷、热流体在板式换热器内的流动平行于换热面、无旁流，因此使得板式换热器的末端温差小，对水换热可低于1℃，而管壳式换热器一般为5℃。
板式换热器工作原理
板式换热器工作原理一、简介板式换热器是一种常见的换热设备，广泛应用于化工、制药、食品、能源等领域。
它通过板与板之间的热交换，实现不同流体之间的热量传递。
本文将详细介绍板式换热器的工作原理及其组成部份。
二、工作原理板式换热器由一系列平行罗列的金属板组成，板之间形成一系列狭窄的通道。
热交换液体通过这些通道流动，从而实现热量传递。
具体的工作原理如下：1. 流体流动：热交换液体由进口管道进入板式换热器，经过板与板之间的通道，最后通过出口管道排出。
通常情况下，热交换液体分为两个流体，分别称为热源流体和冷源流体。
2. 热量传递：热源流体和冷源流体在板与板之间形成对流传热。
热源流体通过板的一侧，冷源流体通过板的另一侧。
由于板与板之间的接触面积大，传热效果较好。
热源流体的热量通过板传递给冷源流体，实现热量传递。
3. 流体分离：为了避免热源流体和冷源流体混合，板式换热器在板与板之间设置了密封垫。
这些密封垫将板与板之间的通道分隔开，确保热源流体和冷源流体不会混合。
4. 流体流动控制：为了提高热量传递效率，板式换热器通常采用交叉流或者逆流方式。
交叉流方式是指热源流体和冷源流体在板与板之间呈90度交叉流动。
逆流方式是指热源流体和冷源流体在板与板之间呈相反方向流动。
三、组成部份板式换热器由多个组件组成，每一个组件都发挥着重要的作用。
下面将介绍板式换热器的主要组成部份：1. 板：板是板式换热器的核心部份，也是热量传递的关键。
板通常由金属材料制成，如不锈钢、钛合金等。
板的表面通常采用波纹状，以增加热交换面积。
板的厚度和波纹形状可以根据具体的换热需求进行设计。
2. 密封垫：密封垫位于板与板之间，起到分离热源流体和冷源流体的作用。
密封垫通常由橡胶或者塑料材料制成，具有良好的密封性能和耐高温性能。
3. 进口管道和出口管道：进口管道用于引入热源流体和冷源流体，出口管道用于排出经过热交换后的流体。
管道通常由金属材料制成，具有良好的耐腐蚀性和耐高温性。
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板式换热器如何实现在低Re下达到湍流状态，分析其流动和换热性能
式换热器是由一系列具有一定波纹形状的金属片叠装而成的一种
新型高效换热器。
板片之间布满网状接触点, 流体沿着板间狭小通
道流动, 其速度大小方向不断改变,形成强烈的湍流, 从而破坏界层, 减少液膜热阻, 因此, 它与常规的管壳式换热器相比,在相同
的流动阻力和泵功率消耗情况下, 其传热系数要高出很多。
1、马学虎通过实验测定了在R e 范围内，板式换热器A 以及板式
换热器B 的传热特性、阻力特性, 并根据实验数据回归了相应板片
传热系数、阻力系数的经验关联式, 计算值与实验值有较好的一致性。
并且分别从板片的波纹倾斜角、间距、高度等三方面对板式换热器的传热、阻力影响进行理论分析,提出在低R e 下, 从对换热效果的影响程度来看,波纹的间距要大于波纹的倾斜角、波纹高度; 而对压降的影响程度, 波纹间距要小于波纹倾角、波纹高度。
实验详
细如下：
一、实验研究
为了测试板式换热器的性能, 自行设计了一个实验台, 流程如图1
所示。
实验用介质是水; 冷侧水由泵抽送, 经过流量计测量其流量后, 进板式换热器, 热水以恒定的温度经流量计进换热器与冷侧水进行
换热, 被冷却的换热器热侧出水返回到冷水罐中, 而换热器冷侧出
水返回到热水罐中;用温度控制仪和加热器来控制水箱的水温恒定;
测温原件用热电偶。
实验是用等速法, 测定冷侧、热侧水的进出口温
度和压力。
热电偶的校正精度为± 0. 1 ℃;测量压力是用数字压力表, 校正精度为± 0. 1kPa。
通过A gilen t34970 数据采集监控系统对实验装置的稳定性进行实时监测, 系统稳定后进行数据测定和
采集。
每个点采集10 个数据, 同一工况下, 重复两次实验取平均值。
本实验分别对板式换热器A (GX27 × 49) 和板式换热器B
(B32052225) 在低R e (200～ 1 300)下进行研究。
换热器的尺寸参数见表1。
实验数据处理
（1）传热计算
在稳定的操作条件下, 物性是确定的, α2只是m 的单值函数, 用逐步逼近法可求m 和C。
（2）阻力计算
对所获得的实验数据, 分别求出f 和E u, 以及在此条件下的R e, 然后通过回归, 就可以得到阻力系数或欧拉准数的关联式。
二、实验结果
图2、3 分别是总传热系数、压降与板间流速之间关系曲线。
可以看出, 在本文所要研究的板间流速(0. 02～ 0. 11 m ös) 内, 随着流速的增大, 总传热系数增大, 在同一流速下,A 的总传热系数要大于B 的, 而且流速越大, 二者的差距越大; 对于压降, 在同一流速下B 的压降要比A 的大20%。
说明在此板间流速范围内, 换热器A 的性能要好于换热器B 的。
依据实验数据回归得到的传热系数关联式、摩擦
系数关联式为
板式换热器A
N u = 0. 008 9R e1. 085 1P r0. 333 3
E u = 53. 075R e- 0. 361 2
(200 < R e < 1 300)
由图4 可知, 上式计算的总传热系数与实验值最大误差小于10% , 因此关联式是可信的。
板式换热器B:
N u = 0. 008 3R e1. 166P r0. 333 3
(200 < R e < 800)
三、分析和讨论
A、B 两种板式换热器在传热及阻力特性存在的差异, 究其原因板片结构的不同是主要影响因素。
首先, 二者的波纹倾斜角不同。
通常在倾斜角未达到60°时, 流动状态为两组十字交叉流, 即流体先在一侧板上沿沟槽流动, 当到达板的边缘处时, 象被反射似的折转到通道另一个板片的沟槽中流向另一边缘。
因此, 每股流体在沟槽中流动时均受到相对板片上流体作用的切向力。
当B为45°时, 该切向力与流动方向垂直。
正是这个力导致了流体沿沟槽的二次漩涡运动, 这一运动形态是PHE 强化传热的基本驱动因素。
当B大于45°时, 切向力的一个分量与主流是反向的。
可以认为, 这是传热和阻力均随倾角增长的内在原因之一[3 ]。
当波纹倾斜角达到60°附近时, 流体仍主要沿沟槽流动, 但折返点不再出现于板片的左右两侧, 而是发生在波纹的触点。
流动呈连续的并行小波纹状, 认为就是两股交叉流动在相反方向上的互相拖曳作用最终导致了在倾角60°附近流动形态的根本改变。
其次, 二者的波纹间距、波纹高度不同, 波纹间距越大, 板与板之间的接触点越少, 对流体的扰动作用越小, 从而换热效果下降, 但压降同时也相应减小; 波纹高度越大, 则流道的当量直径越大, 流体的湍流程度越小, 换热效果及压降减小。
换热器A 与换热器B 相比在波纹倾斜角小、波纹高度高、波纹间距小的情况下, 传热效果更好, 而压降更低, 从而可以得出在低R e 下, 波纹的间距对换热效果的影响要大于波纹的倾斜角、波纹高度的影响; 而对压降的影响程度, 波纹间距要小于波纹倾角、波纹高度。
2、还有其他一些学者也对板式换热器在低Re下传热与阻力性能进行了探索及实验。
Muley在低雷诺数状态下, 对水- 水和水- 蔬菜油介质板式换热器进行了阻力实验,分析了不同波纹倾角板片参数对流阻的影响。
Y asa E slamog lu 等人对空气流过水平平直波纹板进行实验, 测试不同流道高度对传热与阻力的影响, 发现努谢尔数随着流道高度的增加而增大,但摩擦系数也会增加, 实验表明小间距流道传热效果好。
........忽略此处.......。