板翅式换热器的热工性能和压阻特性实验研究

［ 中图分类号 ］ ６ ２ ３ Ｕ ６ ．
［ 文献标识码］ Ａ
［ 文章编号 ］０ １ ８ ５ ２ ０ ）３— ０ ２— ３ １０ —９５ （０９ ０ ０ １ ０
Ｅｘ ｅ ｉ ｅ ｔ ｌｓ ｕ ｙ ｏ ｈ ｒ ａ ｅ ｆ ｒ ａ ｃ ｎ ｒ ｓ ｕ ｅ ｄ ｏ ｐ ｒ ｍ ｎ ａ ｔ ｄ ｎ ｔ ｅ ｍ ｌｐ ｒ ｏ ｍ ｎ ｅ ａ ｄ ｐ ｅ ｓ ｒ ｒ ｐ
该 系 统 主要 由管路 系统 和 测量 系统 组 成 ； 管路 系统 主要 由水 箱 、 水泵等 器件组 成 ； 测量 系统 由温度
［ 作者简介］ 何 磊（９ ２ ０ 一） 男 ， １８ ．５ ， 汉族 ， 江苏无锡人 ， 助理工程师 ， 主要从事船舶 动力研究 。 缪红建（ ９ ７ １ １７ ．０一） 男 ， ， 汉族 ， 江苏南通人 ， 工程师 ， 主要从事船舶换热器研究 。
某 型号 的板 翅式 换热器 进行空 气与 水换热 的热工性
０ 引 言
板翅式 换热器 的传 热过 程主要是 通过 翅片 的热 传 导 以及 翅 片 与流 体 之 间 的 热 对 流 完 成 ＿ 。板 翅 １ 式换 热器具 有结 构 紧 凑 、 积小 、 量 轻 、 率 高等 体 质 效
ｃ ａ ａ ｔ ｒ ｓｉ ｆ ｐ ａ ｅ ｆｎ ｈ ａ ｘ ｈ ｎ ｅ ｈ ｒ ｃ ｅ ｉｔｃ ｏ ｌ ｔ － ｅ ｔ ｅ ｃ ａ ｇ ｒ ｉ
Ｈ ｅ Ｍｉ ｏ ￣ｉｎ ｅＬ ｉ ａ Ｈ ｎｊ ｏ ａ
Ｋｅ ｙｗｏ ｄｓ： ｌ ｔ— ｎ ｈ ａ ｘ ｈ ｎ ｅ ；ｔ ｒ ｌｐ ｒｏ ａ ｃ ｒ ｐ ａ ｅ ｆ ｅ ｔｅ ｃ ａ ｇ ｒ ｈｅｍａ ｅ ｒ ｎ ｅ；ｐ ｅ ｓ ｒ ｒ ｐ ｃ ａ ａ ｔｒｓｉ ｉ ｆ ｍ ｒ ｓｕ ｅ ｄ ｏ ｈ ｒ ｃｅ ｉｔｃ；ｓｒ ｃ ｕ ｅ ｄ ｓｇ ｔｕ ｔ ｒ ｅ ｉｎ
试验 测定 值 。
试验过程 中， 首先使热介质 的流量固定 ， 即保持
变频 器频 率不 变使 空气 流量 不 变 ， 介 质 侧 的流 量 冷
尽量 在最 大范 围 内变 化 。固定 流 量侧 的 固定点 为 ４
试验流程说明 ： 首先 调节变频器 的频率 ， 然后
加 热空 气 。在 换 热 器 内 ， 气 和 水 作 错 流 流 动 ， 空 高 温 空气 被 低 温 水 冷 却 后 直 接 排 到 室 外 ， 温 水 被 低 高 温空 气 加 热 后 直 接 排 到 室 外 ， 证 冷 却 介 质 始 保
试验是在一个开式风洞试验台上进行 ， 实验装
置示意 图如 图 ｌ 示 ， 洞 风量 的调节 由变 频器 实 所 风
现。
性 能 和 流 体 阻 力 特 性 通 用 测 定 方 法 》以 及 Ｇ ／ ＢＴ １７０２０ ￣ ９０ －０５ 船用 热交换 器热 工性能 试验方 法 》 测试
［ 收稿 日期］０ ９— ４— ０ ２０ ０ ２
蕞
啦
和 阻力 特 性 的试 验 数 据拟 合 出来 的换 热 量 、 传
热 系数 等 参 数 随 风 机 频 率 的 变 化 关 系 曲 线 可 为 板 翅 式 换 热 器 的 结 构 设 计 和 性 能 改 进 提 供 依
图 ５ 传热系数与变频器频率的对应关 系曲线
据 。 一
［ 参考 文献 ］
Ａ ｓ ａｔＴ ｅｆ ｗ ａ ｄｈａ ｔ ｎｆ ｆｐａ —ｎｈ ａ ｅｃ ａ ｇｒ（ Ｆ Ｅ）ｗ ｒ ｅｐ ｒ ｅ ｔ ｌ ｓ ｄｅ ．Ｂ ｓｄ ｏ ｂ ｔ ｃ： ｈ ｏ ｎ ｅｔｒ ｓ ｒｏ ｌ ｅｆ ｅｔ ｘｈ ｎｅ Ｐ Ｈ ｒ ｌ ａ ｅ ｔｉ ｅｅ ｘｅ ｍ ｎａｙ ｔ ｉｄ ａｅ ｎ ｉ ｌ ｕ
１ １ 实验装 置 ．
薄、 流体 通道狭 窄 、 道 内流体 流动和 传热规 律 十分 通 复 杂 ］其 换热效 率 、 降 、 量 这 ３个指 标 之 间互 ， 压 质 相 矛盾 、 相制 约 ， 有不确 定性 。 互 具
因此 ， 文 按 照 Ｊ ／ ０ ７ －０ ２ 换 热 器 热 工 本 Ｂ Ｔ １ ３９２ ０ 《
１ ２
板翅式换热器的热工性 能和压 阻特性实验研究
计 、 力 表 等组 成 。热 介 质 为 热 空 气 ， 却 介 质 为 压 冷 水， 两种 流体 错流 流动 。
１ ２ 试 验方 法 ．
间 间隔数 据 采集 ， 分别 测量 冷 、 介质 的温 度 、 力 、 热 压 流 量 ， 有 采集 数 据 的算 术 平 均 值 作 为该 工 况 的 取所
图 ２ 空气 流量与 变频器频率 的对应关 系曲线
图 ３ 空气进 口温度与变频器频率 的对应关 系曲线
１ ３
２０ ０ ９年 ６月
船
舶
Ｊｎ ２ ０ ｕ ｅ， ０ ９
Ｎ０． ３
第 ３期
Ｓ Ｐ＆ Ｂ ＨＩ ０ＡＴ
利用 ＭＡ Ａ Ｂ拟合 出板 翅 式换 热 器 的换 热量 、 ＴＬ 空气 流量 、 空气进 口温 度 、 空气 侧压 降 以及传 热 系数
终 为室 温 。
个， 变化流量 侧 的测 量 点 （ 相对 于 每 个 固 定点 ） ６ 为
个 。每一工 况 下 稳定 运 行 ５ ｍ ｎ后 ， 行 ４次 等 时 ｉ 进
图 １ 风 洞 试 验 台结 构 示 意 图
１ 离心风机 ． ８水 泵 ． 温、 测压点
２ 三相步进 电机 ．
３ 变频器 ．
４ 空气人 口 ．
５ 空气加热 器 ．
６ 空气整 流装 置 ．
７ 水箱 ．
９ 空气进 口测温点 ．
１．空气 进 口测压点 ０
１． １ 水进 口测温 、 测压点 ｌ ． ２ 试验 试件 １． ６ 空气 出口
１． ３ 水出 口测
１． ４ 空气 出 口测温点
１． ５ 空气出 口测压点
度、 空气 侧 压降 以及 传 热 系 数 随 变频 器 频 率 变化 的
应用 ［ ． Ｍ］ 北京 ： 科学 出版社 ，０ ３ １ ３ ９ ． ２０ ，８ ～１８
图 ６ 换热量与变频器频率的对应关 系曲线
１ ４
２ 结 果 分 析 与讨 论
板翅 式换 热 器 换 热 量 、 气 流 量 、 气 进 口温 空 空
实验 结果 见 图 ２～图 ６ 其 中带 号 的是 原 始 数 据 ， ， 曲线 是利 用 ＭＡ Ａ Ｂ 中 的 ｐ ｌ ｔ ＴＬ ｏ ｆ 函数 拟 合 出板 翅 ｙ ｉ 式换 热器 的传 热性 能 、 阻力 特性 曲线 。
随 变频器频 率 的变化关 系为 ： 空气 流量 ：１９ ＋ ７ ７ ． ． ｆ ２ｆ＋１２ ３ ２
空 气进 口温度 ＝ ．３ 一 ５７７７ ３４９８ ０２８３ ｆ １．８ ｆ＋ ３．４ 空气 压 降 △ ｈ ００２５ 一 ．０ ｆ＋ ．３ Ｐ ： ．０ ｆ ０ ０９２ ０ １２５ 传 热系数 Ｋ＝ ．２ ｆ ２ ．４ ４６０ ３ ０ ６３９ 一 ９ ０４３ ４ ．０ ｆ＋
ｅ ｐ ｒｍｅ ｔｌｄ ｔ ｘｅ ｉ ｎ ａ ａ ａ，ｕ ｉｉｉ ｇ ｔｅ ｐ ｏ ｆｔｆ ｎ ｔ ｎ ｏ ｔ ｚｎ ｈ ｌ ｙ ｕ ｃ ｉ ｆＭＡＴＬＡＢ ，ｔ ｅ ｒ ｌｔｏ ｓ ｐ ｏ ａ ｒ ｎ ｆ ｒ ｉ ｏ ｌ ｉ ｏ ｈ ｅａｉ ｎ ｈｉ ｆｈｅ ｔｔａ ｓｅ ，ａｒ ｆ ｗ，ａｒ ｉｌｔ ｌ ｉ ｎ ｅ ｔ ｍｐ ｒｔ ｒ ｅ ｅ ａｕ ｅ，ａ ｒｐ ｅ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎｄ ｈ ａ ｒ ｎ ｆｒｃ ｅｆｃ ｅ ｔｃ ａ ａ ｔｒｓｉｓ ｏ ｈ ｉ ｒ ｓｕｒ ｒ ｐ ａ ｅ ｔｔａ ｓｅ ｏ ｆ ｉｎ ｈ ｒ ｃ ｅ ｔｃ ｆｔ ｅ ＰＦＨＥ ｖ ａ￣ｅ ｕ ｎ ｙ ｃ ｎ ｅ ｔｒｗａ ｉ ｉ ｉ ｑ ｅ ｃ ｏ ｖ ｒｅ ｓ ｐ ｌ － ｔ ｄ，ｗｈ ｃ ｏ ｉ ｅ ｏ ｒｕ ｅｅ ｅ ｃ ｏ ｔｕ ｔｒ ｅ ｉｎ ａ ｒｏ ｍａ ｃ ｍｐ ｏ ｅ ｎ ｆＰＦ ｏｙ ｆ ｔ ｉ ｅ ｉ ｈ ｐｒｖ ｄ ｄ ａ ｐ ｗｅ ｌｒｆ ｒ ｎ ｅ ｆ ｒｓｒ ｃｕ ｅ ｄ ｓｇ ｎｄ ｐｅ ｒ ｎ ｅ ｉ ｒ ｖ ｍｅ ｔｏ ＨＥ． ｆ ｆ
换 热量 Ｑ ＝ ． ３ ｆ ２ ０ １ ｆ＋ ６ ４ ８ ｈ ０ ０ ３９ 一 ． ７ ９ ． ３ ｏ
根 据试 验 数据 分 析 ， 由于 变 频 器 频 率 越 高 ， 风
图 ４ 空气压降与变频器频率 的对应关系 曲线
机 风 量 越 大 。但 是 空 气 加 热 器 的 功 率 恒 定 不 变 ，
［ ］ 凌祥 ， １ 涂善东 ， 陆卫权． 板翅式换热 器的研究 与应用进 展 ［ ］ 石油 机械 ，０ ０ ２ （ ） ５ ５ ． Ｊ． ２０ ，８ ５ ：４～ ８ ［ ］ 过增元 ， ２ 黄素逸 ． 场协 同原理与强化传热新技术 ［ ． Ｍ］
邑
蠲
北 京 ： 国 电力 出版 社 ，０４：２ 中 ２０ １５～１５ ２．
［ 关键词］ 板翅式换热器 ； 热工性能 ； 阻特性 ； 压 结构设计
［ 摘
要］ 以某 型号 的板翅式换热器进行热 工性能 和压阻特性 的实验研究 ， 据实验数据 利用 ＭＡ Ａ Ｂ中的 根 ＴＬ
ｐｌ ｔ ｏ ｆ 函数拟合出换热量 、 ｙ ｉ 空气流量 、 空气进 口温度 、 空气侧压降 以及 传热系数随 变频器 的频率 变化关 系。可 为板 翅式换热器的结 构设计 和性能改进提供依据 。
蕞
［ ］ 王迎新 ， 占华 ， 世奇 ， 辉 ， ３ 武 李 邢 段树 林． 翅式机油冷 板 却器传热性能 和阻力特性 的实验 ［ ］ 大连海 事大 学 Ｊ． 学报 ，０ ６ ３ （ ） １０— ３ ． ２０ ，２ ２ ：３ １２
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ＮＯ． ３