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      哈雷釬焊板式換熱器
      專業生產:換熱器;分水器;過水熱;冷卻器
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      螺旋角對三分螺旋折流板換熱器實驗方案

      點擊:1586 日期:[ 2014-04-20 00:59:05 ]

      螺旋角對三分螺旋折流板換熱器實驗方案
          換熱器性能試驗是利用課題組與企業合作建造的板翅式換熱器性能實驗臺實施的。實驗時以質量分數20%乙二醇水溶液為加熱流體,走管程;導熱油為冷卻流體,走殼程。導熱油系統的電加熱器停用,油在實驗件中被加熱后再引入一個板翅式換熱器由風洞冷卻,通過變頻器調節風機流量來控制進油溫度。     為了研究當量螺旋角對螺旋折流板換熱器性能的影響,分別對傾斜角為20°扇形、20°扇形搭接、15°扇形、15°橢圓和10°扇形的三分螺旋折流板換熱器以及弓形折流板換熱器進行了試驗研究,測量了上述換熱器的傳熱及壓降特性。試驗件換熱器的殼體是公用的,芯子可更換, 管程和殼程都是單程,逆流布置。換熱器尺寸為殼體內徑126 mm,管子10 mm×1 mm×1 196 mm,折流板外徑123mm;傳熱管子根數:弓形49,其他48。               
           實驗臺采用美國高準公司的質量流量計測量導熱油和乙二醇水溶液的流量,可同時提供質量流量和容積流量值。溫度和壓力測點都布置在進出口彎管上,用鉑電阻溫度計測量溫度,用差壓變送器測量流動阻力,實驗數據通過安捷倫公司生產的34970A數據采集儀采集處理,并以美國NI公司的LABVIEW軟件平臺編制操作程序,測量數據每10 s巡讀一遍。實驗件通過波紋管與系統管路接口相連接。
                        
          3 實驗結果與分析
          由于實驗測量項目并不包括換熱器的壁溫,所以只能從獲得的冷熱流體主輔兩側換熱量Q1和Q2的平均值和對數平均溫差Δtm求得總體傳熱系數K。
                       
          然后需要從實驗結果中分離出兩側的換熱系數。管內水側的換熱系數hi可用Dittus-Boelter公式估算求得,由于其數值遠高于殼程油側的值,所以由此求得的殼側的換熱系數ho值精度比較高,可以滿足工程應用。
                      
          式中:A為傳熱面積;λ為導熱系數;d為管徑。下標w為水的物性, ,i o分別為管子內側和外側。乙二醇水溶液的物性依據圖線擬合成公式。由于是新換熱器,可不計污垢熱阻,只需扣除管壁熱阻。殼側壓差Δpo等于記錄的油側壓差減去進出口接管段的局部阻力損失。
                     
          由于不同折流板方案殼側的通流截面積不同,不宜采用Re作自變量來比較,考慮到所有試驗是在同一殼體內完成的,故采用油流量qo作自變量較為合理。在所有實驗條件下,管內熱水側(質量分數20%乙二醇水溶液)的閥門開度不變,質量流量約為1.05 kg/s。 導熱油進口溫度40℃的條件下,諸方案的總體傳熱系數K、殼側換熱系數ho和殼側壓降Δpo隨油流量的變化關系。 可見由于后者考慮了換熱器傳熱性能與阻力損失的代價同步增長的因素,其曲線基本不隨流量變化而變,因而可將刻度放大,更清楚地反映出各種方案之間的區別。因而用ho/Δp1/3o作為綜合評價指標更為合理。
                      
          可見,在實驗范圍內傾斜角20°的扇形折流板方案的性能最好,它不僅阻力較低,而且無論是殼側換熱系數值還是綜合性能指標值都比較高,其綜合性能指標ho/Δp1/3o比弓形折流板換熱器的數值平均高26%左右;相同傾斜角的20°扇形折流板搭接后比不搭接方案無論是換熱系數值還是綜合性能指標值都有所降低,由此證實了軸向搭接方案并不合理;20°傾斜角扇形搭接方案與當量螺旋角相仿的15°傾斜角扇形方案的性能大致相當;相同傾斜角的15°扇形方案比15°橢圓方案的性能更高,由于后者的螺距較小,需要布置更多的折流板;而10°扇形折流板方案的換熱系數較低且壓降較高,其綜合性能指標值在某些條件下甚至不如弓形折流板方案。實驗結果表明在一定范圍內螺旋折流板換熱器的傾斜角增大時換熱系數隨之增大,阻力降低,ho/Δp1/3o指標增大。由于目前尚未對更大傾斜角的三分螺旋折流板換熱器性能進行試驗,最佳當量螺旋角尚待進一步的試驗來確定??傊?試驗結果表明對換熱器的性能起決定作用是當量螺旋角而不是傾斜角。


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