【摘要】：目前針對海水用換熱器主要存在價格昂貴、易腐蝕、易結(jié)垢以及微生物滋生等問題。相比于海水用換熱器,解凍水專用換熱器還未見相關(guān)報道。水產(chǎn)品解凍水冷能回收具有重要的意義。每噸解凍水蘊含著3.87×105KJ冷能,將其用于工業(yè)上可以有效降低耗能,節(jié)約107.5度電。解凍水含鹽,蛋白和微生物,在解決生物蛋白,微生物和防止水混串等問題上,比海水換熱設備有著更高要求。本文根據(jù)解凍水的特性,開發(fā)研制了一種專門用于解凍水的換熱器。通過比較各種換熱器結(jié)構(gòu),確定解凍水采用板式結(jié)構(gòu)較佳。根據(jù)進出口介質(zhì)參數(shù)進行換熱器結(jié)構(gòu)設計,利用CFD軟件,進行結(jié)構(gòu)模擬和流場分析,確定了換熱器流道結(jié)構(gòu)為人字形波紋板型。通過數(shù)值模擬找到了較好的設計參數(shù),通過實驗測試板式換熱器有著較高換熱效率。對換熱器的腐蝕和結(jié)垢情況進行觀察,通過觀察知：板片沒有出現(xiàn)嚴重的腐蝕,有一些微生物污垢附著。可以采取加入藥劑的方法或者接種鋼的微生物來降低腐蝕速率,通過實驗驗證該結(jié)構(gòu)能夠防止解凍水混串。實驗驗證了理論計算和模擬的結(jié)果具有一致性�？傮w來說,取得了預期的效果。本文的主要工作如下：1)通過解凍水特性對比各類換熱器,包括優(yōu)缺點、換熱效率及經(jīng)濟效益等方面進行綜合考察,最終選取了板式換熱器。介紹了板式換熱器腐蝕原理、污垢原理及微生物滋生的條件。針對腐蝕、結(jié)垢,微生物滋生問題,提出了解決方法。2)針對特定工況下的板式換熱器進行了初步設計,確定換熱器材料為304。對板片的局部結(jié)構(gòu)進行了改進設計。對零部件結(jié)構(gòu)的強度和剛度進行校核。3)通過模擬,建立了波紋傾角β、波紋高度h、波紋間距λ這3個參數(shù)與壓力降△p、努賽爾數(shù)Nu之間的關(guān)系,得到了換熱效果好、阻力壓降小的一組參數(shù)。此時換熱器具有較佳的綜合換熱性能。較佳綜合換熱性能參數(shù)為：波紋傾角β≈60°、波紋高度h=4mm或者h=5mm、波紋間距λ=10mm或者λ=11mm。4)通過換熱實驗,將實驗結(jié)果同模擬結(jié)果從兩方面對比；第一：從冷、熱流體的入口流量與出口溫度來進行對比；第二：從冷、熱流體的入口流量與壓力降來進行對比。通過對比,出口溫度、壓力降都隨體積流量的增加而增大。實驗結(jié)果與模擬結(jié)果具有一致性。對實驗數(shù)據(jù)進行處理,換熱效率為83.7%,換熱系數(shù)為2494.5W/(m2·K),表明換熱器具有較好的換熱效果。5)通過腐蝕和污垢實驗,得到了污垢熱阻隨時間的變化情況,污垢熱阻為5.5×10-5W/(m2·K)。觀察換熱板片的腐蝕和污垢情況。通過宏觀觀察發(fā)現(xiàn),沒有較嚴重的腐蝕,60天后其腐蝕量為0.04mm,腐蝕速率為0.000665mm/天。有一些微生物污垢附著,對實驗后解凍水中微生物測量,微生物數(shù)量為10cfu/ml。為實驗前的0.1倍�？芍铀巹┤〉昧溯^好的效果。本文綜合考慮結(jié)構(gòu),成本,效率,能耗等因素,通過模擬得到一組較好的參數(shù),使換熱器取得較好的換熱效率。同時,具有一定的防腐蝕和防污垢能力的解凍水專用換熱器�？傮w上達到了預期的目標。
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【學位授予單位】：浙江大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TK172

【參考文獻】

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本文編號：2267225