凹凸板式换热器及换热器研究方法
换热器通常又被大伙儿称做为换热器,是一种运用在冷、热液体中间,把发热量根据一定的传送方法发送给冷液体的环保节能换热机器设备。换热器广泛运用在化工厂、原油、冶金工业、电力工程、食品类等各种各样行业,因而换热器针对动能的节省、收购再运用充分发挥着非常重要的功效。
很多年来,传统式的管壳式换热器一直在换热器领域占有**影响力,他们设计方案牢固、灵便,但欠缺紧密性。与管壳式换热器对比,平板式换热器具备下列较多优势:
a.传热指数高;
因为不一样的波形板互相颠倒,组成繁杂的过流道,使液体在波形板间过流道内呈转动三维流动性,能在较低的流阻(一般Re=50~200)下造成流场,因此传热指数高,一般以为是管壳式的3~5倍。
b.多数均值温度差大,尾端温度差小;
在管壳式换热器中,二种液体各自在管程和壳程内流动性,整体上是错流流动性,多数均值温度差修正系数小,而平板式换热器多是并流或倒流流动性方法,其修正系数也通常在0.95上下,除此之外,冷、热液体在平板式换热器内的流动性平行面于换热面、无旁流,因而促使平板式换热器的端部温度差小,对水换热可小于1℃,而管壳式换热器一般为5℃。
c.占地总面积小;
平板式换热器结构紧凑,企业容积内的换热总面积为管壳式的2~5倍,都不像管壳式那般要预埋抽出来管教的维修场地,因而完成一样的换热量,平板式换热器占地总面积约为管壳式换热器的1/5~1/8。
d.非常容易更改换热总面积或步骤组成;
只需提升或降低多张板,就可以做到提升或降低换热总面积的目地;更改板片排序或拆换多张板片,就可以做到所规定的方法组成,融入新的换热负荷,而管壳式换热器的传热总面积几乎不太可能提升。
e.重量较轻;
平板式换热器的板片薄厚仅为0.4~0.8mm,而管壳式换热器的换热管的厚度为2.0~2.5mm,管壳式的外壳比平板式换热器的架构重得多,平板式换热器一般仅有管壳式净重的1/5上下。
f. 价格便宜;
选用同样原材料,在同样换热总面积下,平板式换热器价格对比管壳式约低40%~60%。
g. 制做便捷;
平板式换热器的传热板是选用冲压件加工,规范化水平高,并可大量生产制造,管壳式换热器一般选用手工制做。
h. 非常容易清理;
架构式平板式换热器只需松脱卡紧地脚螺栓,就可以松掉板束,卸掉板片开展机械设备清理,这对必须常常清洗机械的换热全过程十分便捷。
i. 热损害小;
平板式换热器仅有传热板的机壳板曝露在空气中,因而排热损害可以忽略,也不用隔热保温对策。而管壳式换热器热损害大,必须隔热板。
j. 容积较小;
约为管壳式换热器的10%~20%。
k. 单位长度的工作压力损害大;
因为传热面中间的空隙较小,传热表面有凸凹,因而比传统式的光洁管的工作压力损害大。
l. 不容易积垢;
因为内部充足湍动,因此容易积垢,其结垢指数仅为管壳式换热器的1/3~1/10.
m. 压力不适合过大,很有可能产生泄漏;
平板式换热器选用密封垫片密封性,压力一般不能**出2.5MPa,物质温度应在小于250℃下列,不然有可能泄漏。
n. 易阻塞;
因为板片间安全通道窄小,一般仅有2~5mm,当换热物质带有比较大颗粒物或化学纤维成分时,非常容易阻塞板间安全通道。
凸凹平板式换热器是近几年来中国新起起来的一种新式换热器,其在化学工业领域的运用对比别的换热器具备明显的优点,不但密闭性好、占地总面积少、抗腐蚀,并且换热工作能力强。
凸凹平板式换热器其关键换热构件为凸凹板片。凹凸板片有很多不一样名字如:凹痕板、凸胞板、蜂窝纸板、鼓泡板和雨珠板等,实际样子如下图1 所显示,文中简称其为凸凹板片。在其中销售市场上常用的凸凹板片种类是蜂窝纸板,制作工艺是由二张金属薄板根据焊接或点焊构成不一样流道,用液压机或标准气压方法吹胀成差异样子。凸凹构造的分析来源于上世纪80 时代原苏联阶段,那时候前苏联*学者称凹痕可以加强传热的状况为“飓风制冷”,直到在90时期中后期其他国家*学者才逐渐开始科学研究相关凸凹构造针对换热和摩擦阻力的危害。
对换热器性能开展点评时必须考虑到众多要素,如安全系数、传热性能、制作工艺、摩擦阻力特点及其经济效益等。初期*学者针对换热器加强传热性能的评价方法较为单一,只考虑到单一要素对传热性能的危害,如总传热指数和风阻等。伴随着传热技术性的飞速发展,*学者逐渐从动能运用视角来点评换热器性能的优劣,并提到了熵方式和㶲方法。自此更为健全的评价方法接踵而至,科学研究员工在先人评价方法的前提以上引进无量纲量,进而拓宽出一系列综合考核方法。文中对科学研究中较常用的几类方式干了简略的梳理比照,
在初期为了更好地科学研究凸凹构造对传热的危害情况,Afanasyev 等人对凹痕板和平板电脑开展了基本的传热和流动性试验科学研究,发觉凹痕板在流动性摩擦阻力提升并不大的条件下,传热指数提高了30%~40%,这就基本认证了凹痕板对比平板电脑具备更强的传热和流动性特点。陈欢对单、两面蜂窝纸板开展了仿真模拟科学研究,研究表明蜂窝纸板对比平板电脑在摩擦阻力提升并不大的情形下,综合性换热性能更强,并且单、两面蜂窝纸板针对板片内部液体的流动性传热规律性具备一致性,液体流过点焊时,对比别的光滑地区,点焊周边的换热指数更高一些,而且点焊前的换热指数**过点焊后的换热指数;在点焊直径过大时,振荡提高、流动性摩擦阻力扩大,综合性换热性能减少,因此在一定区域内扩大点焊直径,综合性换热性能随着扩大。这为之后凸凹板片板形的开发设计带来了参考根据。
Ku ** r 等对凸凹板片安全通道内液体的传热和流动性特点开展了标值科学研究,发觉板片点焊直径针对区域内的传热危害可以忽略,但伴随着点焊直径的扩大,安全通道的综合性换热性能减少,并且对工作压力损害拥有 同时的危害。Shirzad 等人运用CFD 对凸凹板片开展仿真模拟科学研究,根据科学研究不一样点焊安全通道相对高度、竖向间隔和横着间隔对换热性能的危害,发觉在Re=1 000~8 000 的范畴内,低流阻下,提升板片安全通道的相对高度可以提升换热器的热性能;增加点焊的横着和垂直间隔,会减少传热性能和摩擦阻力,可是减少摩擦阻力的利**过减少换热的弊,因而在一定的范畴内,横、竖向间隔的方式对换热器性能的提升有一定的功效。
Shirzad 的分析得到横着和垂直间隔的扩大有益于换热器性能的提升,可是并没有强调横着和垂直间隔扩大的规定值,因而有关横向纵向间隔的分析仍要再次。
针对凸凹板片换热器,不一样的鼓包相对高度、鼓包尺寸、点焊间隔、点焊尺寸及其不一样板片排序方法都是会更改换热器的总体换热性能,不一样板形的组成也会致使不一样的换热工作能力,因而板片构造主要参数的优化探究还需要进一步深层次。
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