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3、[树型显示][回复帖子]作者主题haierzao河南汉诺顿有限责任公司首贴：铝制板翅式换热器的发展和应用！早在1930年英国马尔斯顿•艾克歇尔瑟公司就用铜合金浸渍钎焊方法制成航空发动机散热用板翅式换热器。经过70年的发展,目前板翅式换热器作为一种高
4、效、紧凑、轻巧的的换热设备,已在石油化工、航空航天、电子、原子能、武器工业、冶金、动力工程和机械等领域得到广泛应用,并在利用热能、回收余热、节约原料、降低成本以及一些特殊用途上取得了显著的经济效益。近年来,板翅式换热器的设计理论、试验研究、制造工艺、开拓应用的研究方兴未艾,特别是一些新技术的渗透,使其应用范围更加广泛,进入了一个新的发展时期。板翅式换热器设计理论1.表面特性及选择 板翅式换热器中的传热过程主要是通过翅片来完成的。美国斯坦福大学的Kays和London等人对紧凑表面进行了较系统的实验研究,
5、总结出40多种翅片形状的板翅式换热器传热和阻力关联式。Shah对平直翅片的研究表明,宽高比较大的矩形通道流道品质(j/f)优于三角形(正弦形)通道。Joshi和Webb对锯齿翅片的表面特性进行了研究,提出了一系列关联式。锯齿翅片传热特性随切开长度而变化[1],切开长度越短,传热性能越好,但压降也增加。Goldstein和Sparrow应用传质模拟方法对波纹翅片进行了试验研究,发现对低Re层流(25%,Re=1000),波纹翅片引起传热强化很少,而对低Re湍流具有明显的强化效果(200%,Re=600～80
6、0)。多孔翅片亦属于高效翅片,Shah通过多种多孔翅片表面传热、压降和流动特性试验,提出了一些可供设计参考的结论。 总之,可供使用的多种翅形j因子和f因子数据已有不少,但可供设计计算使用的拟合关联式却很有限。因此,应用计算流体力学(Computationalfluiddynamics,简称CFD)、流动可视化技术和模拟测试来研究翅片流动和传热的本质,并建立j因子和f因子数据库将是今后十分重要的工作。 表面选择一般可从定性分析和定量分析来考虑,定量分析方法基本上可分为筛法和性能比较法,性能比较法适用于管
7、翅式换热器,而筛法则用于板翅式换热器。筛法每次只考虑流体一侧,在给定压降时,根据最小迎风面和最小换热面积(或体积)来选择最佳表面。2.传热和流动分析 板翅式换热器传热分析一般采用传热单元数法(ε-Ntu),该法为便于手工计算,作了一些理想化的假设,这些假设条件有时会对换热器的设计产生显著影响,因此必须考虑进行修正。如传热计算中确定流体物性的单一温度值,在冷端温降不是很大的情况下,可用平均温度计算物性[2]。但若流体物性变化很大,则应将换热器按能量平衡分成几部分,假定各部分内的物性为一常数。温度对j和f的
8、影响有时也需考虑,如j和f试验数据通常在常温下获得,用于高温下时就要修正,文献[2]应用物性比法计入了流体物性随温度变化对j或Ntu和f的影响。 物流不均匀会引起板翅式换热器性能显著下降,特别是Ntu大的板翅式换热器尤甚。简单的总管分配不均匀性分析可通过解析方法完成,如两股流板翅式换热器[3]。复杂的只有通过数值计算方法来分析传热过程,如Chiou研究了两种情况下流量分配不均匀性对单程错流换热器热工性能的影响。对通道间物流分配不均匀的研究,London采用单通道模型对低Re层流状态下的情况进行了理论分析
9、。后来又将该理论分析推广于N通道模型分析[4]。Weimer等就不均匀流体分配对多股流多通道换热器性能影响进行了研究。对于两相流问题,不均匀分配问题显得尤为突出[5～7],物流的不均匀分配使得板翅式换热器严重偏离设计工况。综观国内外学者的研究,较多是定性的,离设计应用仍有很大距离,因此物流不均匀性问题仍是中外学者研究的一个重要方向。 多股流板翅式换热器目前研究的重点在通道分配及通道排列问题上,对于这方面的研究还不充分,从来没
