新型复合人字形板式换热器的水-水实验研究.doc

中国工程热物理学会传热传质学学术会议论文编号:123148
新型复合人字形板式换热器的水-水实验研究
郭春生,杜文静,程林*
(山东大学热科学研究中心, 山东济南 250061)
(Tel: 0531-88399598, Email: csguo83@)
摘要:本文提出一种新型复合人字形板式换热器,成功试制了实验用板片。搭建了测试板式换热器水-水传热与阻力特性的实验平台。分别对四种不同大小波纹比例的复合人字形板式换热器进行测试,得到了相应的准则方程。以实验数据为依据,对具有相同外形尺寸的四种不同大小波纹比例的板式换热器的强化传热综合性能分析,结果表明:复合人字形板式换热器相比传统人字形板式换热器传热性能提高15%左右,阻力系数低10%左右,综合性能提高20%左右。
关键词:板式换热器;实验;传热;阻力;
0 前言
随着全球经济的向前发展,能源消耗也不断攀升,如何有效节能、降耗,实现能源与经济社会的可持续发展,成为当前全人类关注的重要课题。板式换热器作为一种高效、便捷的换热器,因其高效、紧凑及优异的传热性能,在石油化工[1]、动力[2]、余热回收[3]、烃加工[4]、制冷与暖通[5]、糖提纯[6]、医药[7]、食品加工[8]、牛奶和啤酒杀菌[9]等各个领域都有广泛的应用。因此研究强化传热技术、开发新型的、紧凑的、高效的板式换热器,提高板式换热器的换热性能,减少换热过程中的能量损失,具有十分重要的意义。进行换热器的传热实验是非常重要的,因为换热器的热力设计和水力设计,需要得知换热器的对流换热系数和阻力系数,作为目前工程设计的最可靠的方法是实验法。
本文提出一种新型的板片结构—复合人字形板片结构。通过对四种复合人字形板式换热器的水-水换热实验分别获得每种板片的换热和阻力特性,并将它们与传统人字形板式换热器对比分析。
1复合人字形板式换热器结构
,,在冲压波纹模具的断面上,小波纹的构建是在传统人字形波纹基础上,将人字形波纹的波峰向内弯折,小波纹为人字形波纹,其与弯折前大波纹是相似图形。本文定义弯折后大波纹波高与小波纹波高之比为大小波纹比例。板片平面上波纹排列方式与传统人字形板式换热器相似,为人字形排列。根据大小波纹比例的不同将板片分为四种,即大小波纹比例1:1型板片为1#,大小波纹比例2:1型板片为2#,大小波纹比例3:1型板片为3#,大小波纹比例4:1型板片为4#;换热器的单片有效换热面积
,板片长Ll=756mm,板片宽Lh=256mm,角孔的管径为DN58。板面波纹为复合人字形波纹,波纹倾斜角度为β=62°。。
图 1. 1复合人字形板片外形图
图 1. 2 波纹外形及尺寸图
表 1. 1复合人字形板式换热器结构参数
序号
名称
数值
1
板片数
11
2
板片厚度

3
波纹深度
3mm
4
1#板片波纹法向节距
7mm
4
2#板片波纹法向节距
21mm
5
3#板片波纹法向节距

6
4#板片波纹法向节距
14mm
7
压紧尺寸
36mm
8
板间距

9
当量直径
6mm
10
单片有效换热面