场协同下板翅式换热器效率的研究.pdf

中国丁程热物理学会 传热传质学 第r一届学术会泌 编号：053257 场协同下板翅式换热器效率的研究+ 张卫星刘伟刘志春 (华中科技大学能源与动力工程学院，武汉，430074) 8 63．eom Tel：(027)8754261Email：wilsoncheung@1 摘要：奉文在对板翅式换热器的传热与流动进行分析的基础一L，对Prasad的模型进行了改进t通过数 值计算得到了温度场分布，对错流情凸‘下与试验结果进行了比较，二者比较吻合。文中还利用场协同 原理，研究了不同的流道布置下板圭垂|式换热{}}}的温差均匀性因子，结果表明，由于不同的流体组织结 构的变化，使得换热器的速度场和温差场的悱同性不问，直接带来温差均匀性群『子不同，从而导致换 热对的换热性能的改菩或恶化。 关键词：板翅式换热器，温度场，流道．温差均匀性因予，场协问 1前言 板翅式换热器是一种高效，紧凑式的换热器，是各行各业中应用最为广泛的设备之 一，随着加工工艺技术的发展，其应用范围不断扩展，目前广泛应用于空气分离，石油 化：】：，天然气液化，合成氨等工业领域【1]。其突出优点是结构紧凑，便于多股流布置， 适用于小温差和大温差换热。如果能对它的传热性能进行提高，不仅能提高能源利用率， 降低运行成本，而且能使设备小型化。 板翅式换热器由于自身特殊结构，在热量交换过程中，特别对于多股流情况，可能 会存在着旁通效应和流体的通道效应，这就使得板翅式换热器的计算有着自身的特殊性。 本文建立了适用于多股流(包括两股流)换热器的计算模型，应用数值模拟方法，编制 了通用程序，用于计算换热器的温度场，并利用场协同原理，采用温差均匀性因子分析 换热效果。 2．数学物理模型 对于板翅式换热器不同的流动布置，翅片的温度分布可能有三种情况【”，如图1所 示。图中L，％为两侧隔板温度，To为流体温度。对于多股流板翅式换热器，图1所 示三种情况都有可能存在，但是对与两殷流的问题，翅片上一般都会有温度极值。 ～～ 三 I } 目 (a)在翅}。有温度极值； (b)温度极值莉-翅片外； (c)趔片上没有温度极值 图1壶至i片根部温度小相等时的三种可能滥度分布 +国家重点基础研究发艇规划(No G2000026303)资助项目。 1751 当L、瓦都火于瓦，或都小于瓦时，都会有温度极值出现，由于流道的布置不同， 极值会出现在翅片上或者翅片外，当出现在翅片上时，如图1(a)所示，在极值处，是～ 个绝热面，没有热量穿过这个面，对于两股流均匀布置的情况，温度极值应该是在翅片 高度的中间位置{也可能会出现圈1(b)的情况，极值不在翅片上，而在翅片外，在这种 情况会有横向导热：对于第三种情况的有一隔板温度高于流体温度，另一隔板低于流体 温度，这种情况没有温度极值出现，但同样存在横向的导热。 。 对于以上三种情况下离开，进入翅片的翅片根部的热量都可毗用以下的方程来计算 吐 亚三旺。 二銎至 圈2板翅式换热器中的换热 cosh㈣枷．￡ 铲怒·(OA 旷器也cosh(mlMM