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更新日期2015-02-04 08:31
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②緊湊。因大部分熱量是經(jīng)翅片通過平板傳遞,設(shè)備單位體積的傳熱面積可達1500米2/米3。
③重量輕。傳熱面積相同時,重量近于管殼式換熱器的 1/5。④堅固。因板束為一整體件而且翅片在兩平板間起支承作用,故可承受較高的工作壓力。此外,還可在同一設(shè)備中實現(xiàn)多種流體同時換熱。但板翅式換熱器通道狹小、易堵塞,清洗維修較困難,制造工藝較復(fù)雜。它大多用鋁合金制造,也可用銅、不銹鋼和鈦等。由于鋁具有良好的低溫性能、重量又輕,故鋁制板翅式換熱器特別適用于制氧、乙烯和氦液化等深低溫設(shè)備,也可用于動力裝置中。鋁制板翅式換熱器一般用于設(shè)計壓力小于 6.3兆帕、設(shè)計溫度為+200~-270℃的場合。
1.表面特性及選擇
板翅式換熱器中的傳熱過程主要是通過翅片來完成的。美國斯坦福大學(xué)的Kays和London等人對緊湊表面進行了較系統(tǒng)的實驗研究,總結(jié)出40多種翅片形狀的板翅式換熱器傳熱和阻力關(guān)聯(lián)式。Shah對平直翅片的研究表明,寬高比較大的矩形通道流道品質(zhì)(j/f)優(yōu)于三角形(正弦形)通道。Joshi和Webb對鋸齒翅片的表面特性進行了研究,提出了一系列關(guān)聯(lián)式。鋸齒翅片傳熱特性隨切開長度而變化[1],切開長度越短,傳熱性能越好,但壓降也增加。Goldstein 和Sparrow應(yīng)用傳質(zhì)模擬方法對波紋翅片進行了試驗研究,發(fā)現(xiàn)對低Re層流(25%, Re=1000),波紋翅片引起傳熱強化很少,而對低Re湍流具有明顯的強化效果(200%,Re=600~800)。多孔翅片亦屬于高效翅片,Shah通過多種多孔翅片表面?zhèn)鳠?、壓降和流動特性試驗,提出了一些可供設(shè)計參考的結(jié)論。
總之,可供使用的多種翅形j因子和f因子數(shù)據(jù)已有不少,但可供設(shè)計計算使用的擬合關(guān)聯(lián)式卻很有限。因此,應(yīng)用計算流體力學(xué)(Computational fluid dynamics,簡稱CFD)、流動可視化技術(shù)和模擬測試來研究翅片流動和傳熱的本質(zhì),并建立j因子和f因子數(shù)據(jù)庫將是今后十分重要的工作。
表面選擇一般可從定性分析和定量分析來考慮,定量分析方法基本上可分為篩法和性能比較法,性能比較法適用于管翅式換熱器,而篩法則用于板翅式換熱器。篩法每次只考慮流體一側(cè),在給定壓降時,根據(jù)最小迎風(fēng)面和最小換熱面積(或體積)來選擇最佳表面。
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