以多流程板殼式換熱器為研究對象,建立了板程與殼程的物理模型并進(jìn)行數(shù)值模擬,分析了流速、流道數(shù)對流量分布特性的影響及流量分布特性對傳熱效率、壓降的影響。通過增大導(dǎo)孔直徑和改變?nèi)肟诮嵌葘Π宄踢M(jìn)行了優(yōu)化,通過設(shè)置雙入口和增加擋板對殼程進(jìn)行了優(yōu)化。研究表明:多流程板殼式換熱器的板程與殼程均存在嚴(yán)重的流量分布不均勻現(xiàn)象,且板程要比殼程更為嚴(yán)重,不均勻性會隨流速和流道數(shù)的增大而增大,并導(dǎo)致板程傳熱效率下降6%～14%、殼程下降2%～5%,且均造成壓降的增大;增大導(dǎo)孔直徑和改變?nèi)肟诮嵌染欣诎宄塘髁康木鶆蚍植?但效果有限,雙入口模式可以很好地改善殼程流量分布的不均勻性,而添加擋板雖使不均勻性降低,但是造成了壓降的增大。 

【文章來源】：熱能動力工程. 2020,35(04)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：11 頁

【部分圖文】：

殼程各流道流量偏差分布圖

圖13為板程4×5、4×7和4×9流程組合的傳熱效率,殼程的傳熱效率在95%～98%之間,說明流量的不均勻分布對殼程傳熱效率的影響較小,原因在于:殼程流量分布的不均勻性整體上很小,各流道的流量十分接近,對于流量稍小的流道,流速小,換熱系數(shù)小,但流體的溫升大,對于流量稍大的流道,流速大,換熱系數(shù)高,但流體的溫升小,使總換熱量差異較小。此外,傳熱效率隨流道和流速的增大有下降趨勢,并且4×5流程組合的傳熱效率變化要比4×9流程組合大,這是因為:一方面,傳熱效率隨流道數(shù)和流速的增大而降低;另一方面,當(dāng)流程1不均勻性較大時,造成進(jìn)入流程2的溫度要變高,溫差越大對換熱越有利,彌補流程1由于不均勻性造成的換熱量下降。對于4×5流程組合,流程1的不均勻性很小,幾乎不受流道數(shù)影響,而對于4×9流程組合,流程1的不均勻性較大,流道數(shù)影響較大,因而傳熱效率下降速率要小。

圖14為單流道平均壓降的變化情況。在同一流速下,隨著流道數(shù)的增加,各流道的平均壓降增加,明顯地,各流道的平均壓降卻并不相同,流速越大、流道越多,壓降差也越大,這表明由于流量分布不均勻的存在,導(dǎo)致了壓降的增大,且不均勻性越大壓降越大,這是由于壓降與流速的平方成正比,數(shù)學(xué)意義上,各流道流速相等時總的壓降是最小的,而各流道流速差異越大時,其總壓降也就越大[9,24]。殼程的壓降要遠(yuǎn)小于板程壓降,且各流道數(shù)換熱器單流道的平均壓降也很相近,這是因為殼程的流量不均勻性要遠(yuǎn)小于板程,其各流道的流速較為接近,因此總壓降相對較小。

【參考文獻(xiàn)】：
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碩士論文
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本文編號：3630468