對傳統(tǒng)可拆式板式換熱器進(jìn)行了改良,以適用于海洋溫差能發(fā)電系統(tǒng)工況,并對改良后的板式換熱器進(jìn)行了理論數(shù)值分析。研建了海洋溫差發(fā)電系統(tǒng)測試平臺,對系統(tǒng)內(nèi)的換熱器換熱特性進(jìn)行測試,在不同工況下對換熱器換熱特性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究,得到了板式換熱器瞬態(tài)運(yùn)行特性,同時(shí)還得到了換熱器換熱特性隨熱流密度的變化曲線及壓降隨工質(zhì)流量的變化關(guān)系。結(jié)合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合了換熱器換熱特性經(jīng)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式和壓降隨工質(zhì)流量關(guān)聯(lián)式,預(yù)測值和實(shí)驗(yàn)值偏差均在20%以內(nèi)。結(jié)果表明:在實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)運(yùn)行工況范圍內(nèi),換熱器的換熱系數(shù)隨著熱流密度的增加而增大,當(dāng)熱流密度大于3 kW/m²時(shí),換熱系數(shù)隨熱流密度變化的曲線斜率變小;換熱器壓降隨著工質(zhì)流量增大而增加,壓降隨工質(zhì)流量變化的曲線斜率變大。 

【文章來源】：海洋科學(xué)進(jìn)展. 2020,38(02)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

不同熱流密度情況下的換熱系數(shù)

圖3 不同熱流密度情況下的換熱系數(shù)將換熱器換熱特性整理為努塞爾數(shù)Nu、普朗特?cái)?shù)Pr、等效雷諾數(shù)Reeq和沸騰數(shù)Bo的變化相關(guān)性進(jìn)行評價(jià),由于湍流強(qiáng)度的增加,換熱器對流換熱強(qiáng)度隨等效雷諾數(shù)Reeq的增加而增大。結(jié)合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),對板式換熱器的換熱特性表示為Nu與Reeq、Bo和Pr1/3的相關(guān)性進(jìn)行了擬合,得到了氨在換熱器中蒸發(fā)換熱的無量綱參數(shù)關(guān)聯(lián)式為

將實(shí)驗(yàn)測量數(shù)據(jù)與使用上述關(guān)聯(lián)式預(yù)測的換熱系數(shù)進(jìn)行比較,其偏差在20%以內(nèi)(圖5)。系統(tǒng)在設(shè)計(jì)工況下運(yùn)行實(shí)驗(yàn):熱海水溫度40 ℃,熱海水流量125 m3/h,氨工質(zhì)出口溫度37.9 ℃(端差2.1 ℃),工質(zhì)泵流量6.3 m3/h。蒸發(fā)器的瞬態(tài)換熱系數(shù)見圖6,可知換熱器系數(shù)在系統(tǒng)運(yùn)行一段時(shí)間后達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài),換熱器系數(shù)基本保持在1 100～1 200 W/(m2·K)。圖6 換熱器瞬態(tài)換熱系數(shù)變化曲線


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