板式换热器的研究进展
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印刷电路板式换热器(Printed Circuit Board Heat Exchanger,简称PCBHE)作为一种优秀的热交换器,被广泛应用于微型电子设备、计算机芯片和LED 照明等领域,其独特的结构和特点使其在热管理领域具有很大的潜力。
本文将针对PCBHE 的结构、制造工艺、热性能等方面进行综述,同时分析其应用现状及未来发展趋势。
一、PCBHE 的结构及制造工艺PCBHE 是一种基于多层印刷电路板(Printed Circuit Board,简称PCB)技术制造的热交换器,其结构具有空气和流体分层的特性,流体在自然或强制对流的作用下,通过板上的微型通道,将热量从热源处传递到冷却器,然后由散热器将热量散发到周围环境中。
PCBHE 的制造工艺大致分为以下几个步骤:首先,设计并制作出多层PCB 板;其次,在PCB 板上铜箔上绘制加工出微型通道;随后,采用电化学腐蚀技术或激光加工技术加工出多个通道,从而形成板间流道;最后,通过有源和被动两种方式将流体引入到热交换器内部,实现热传输。
二、PCBHE 的热性能PCBHE 热性能优越,具有以下几个方面的特点:1.高热传导性能:由于PCBHE 采用金属板和导电性填充材料,具有很强的导热能力,导热系数通常在100W/mK 以上。
2.多层板设计:PCBHE 可以通过多层设计扩大有效面积,从而提高热传输的效率。
3.微型通道设计:PCBHE 的微型通道具有高比热表面积和流体利用率,可以提高热能传输的效率,并减小了对环境的影响。
4.适应性强:PCBHE 可以根据不同的应用需求,进行模块化设计,从而适应不同的应用场景,例如实现增量式的扩展和快速调整。
三、PCBHE 的应用现状及未来发展趋势目前,PCBHE 已被广泛应用于微型电子设备、计算机芯片、LED 照明等行业。
在LED 照明领域,PCBHE 可以将热源热量快速传输到外部环境,避免热量积累导致灯珠损坏。
而在计算机领域,PCBHE 可以在极短时间内,将CPU 热量快速传输到外部环境,保证计算机的正常运行。
换热器的研究现状及应用进展摘要:换热器是一种非常重要的换热设备,是实现不同介质在不同温度下传热的节能设备。
它可以利用低温介质对高温介质进行冷却,达到冷却、预冷的效果,也可以利用高温介质对低温介质进行加热,使工艺温度达到生产的要求。
长期以来,换热器强化传热技术受到了世界各国学者的关注,高效节能的新型换热器层出不穷。
关键词:换热器;研究现状;应用进展;一、换热器的研究现状1.管式换热器。
管式换热器是最典型的间壁式换热器,它操作可靠、结构简单、可在高温高压下使用,是目前应用最为广泛的换热器类型之一。
然而,研究表明,与以往传统的管壳式换热器不同,新型换热元件和高效换热器的研发已经进入了一个新时期。
从目前诸多的研究成果来看,改善换热器的方法主要有对管程结构改进和对壳程结构改进两大类。
在管程结构改进中主要有改变传热面积和加入管内插入物两类。
在壳程结构改进中主要有改变管子外形及表面特性和改变壳程管间支撑物结构两种。
(1)螺旋槽纹管换热器。
螺旋槽纹管是一种高效益异形的强化传热管件,它通过改变传热面的形状大大强化了流体的换热效果。
二十世纪七十年代,美、日、英等国对螺旋槽纹管换热器进行了大量的研究,基于螺旋槽纹管的特性,美国Argonne国家实验室和GA技术公司设计螺旋槽纹管换热器的传热效率比光管提高了2至4倍。
目前,无论是从传热、流阻、阻垢性能,还是从无相变对流换热和有相变凝结换热,对螺旋槽管的强化传热研究从理论到实际已达到较高水平。
(2)管内插入物换热器。
管内插入物换热器是通过在管内添加插入物增加流体的湍动程度,加强近壁面和流体中心区域的混合程度,从而达到了强化传热的目的。
管内添加物的种类多种多样,常见的有加入纽带、螺旋线、螺旋片等。
试验研究表明,管内插入纽带之后,如果是层流换热,则对流传热系数可增大2至3倍,压降增加3倍以上。
若是紊流换热,传热系数仅增大30%左右,而压降增大2倍以上。
管内插入物加工简单,特别适合对已有设备进行升级改造。
板式换热器市场调研报告1. 引言本报告是对板式换热器市场进行的调查和分析,旨在提供关于该市场的详尽背景和最新趋势。
板式换热器是一种常见的传热设备,广泛应用于工业和商业领域。
通过对市场规模、市场竞争、行业发展和潜在机会的研究,我们试图为投资者和企业家提供有价值的信息。
2. 市场概述板式换热器是一种高效的传热设备,用于在流体之间实现热量传递。
它由一系列并行排列的板组成,通过这些板之间的热交换表面进行传热。
板式换热器具有体积小、传热效率高、维护方便等优点,因此在许多行业中得到广泛应用。
3. 市场规模根据我们的调查和分析,板式换热器市场在过去几年内获得了显著增长。
根据行业数据,市场规模预计在未来几年将继续增长。
这主要归因于工业生产的增加、能源效率要求的提高以及新兴市场对板式换热器的需求增长等因素。
4. 市场竞争板式换热器市场存在激烈的竞争。
目前市场上存在多家知名供应商和制造商,市场份额相对分散。
这些供应商竞争激烈,不断努力提供更高效、更可靠的产品。
市场竞争的结果是产品质量的改善和价格的竞争。
5. 行业发展趋势在板式换热器市场的研究中,我们观察到几个行业发展趋势。
首先,随着节能环保意识的提高,市场对能效更高、排放更低的产品需求增加。
其次,新兴市场对板式换热器的需求逐渐增长,为行业的进一步发展提供了机会。
另外,随着技术的不断进步,板式换热器的设计和制造也在不断创新和改善。
6. 潜在机会我市场调研中发现,板式换热器市场仍存在一些潜在的机会。
首先,市场对高效换热材料的需求增加,可以进一步推动产品的创新和发展。
其次,随着新兴市场的发展,对板式换热器的需求将进一步提高,投资者可考虑扩大市场份额。
另外,随着技术进步,智能化、自动化的板式换热器将成为市场上的新趋势。
7. 结论综上所述,板式换热器市场是一个具有潜力的行业,市场规模持续增长,竞争激烈。
在这个市场中,可以通过提供高效、智能化的产品来获得竞争优势和潜在机会。
投资者和企业家应密切关注市场趋势和发展,制定合适的战略以实现可持续增长。
板式换热器调研报告【第一篇】标题:板式换热器调研报告摘要:本文基于对板式换热器的调研结果,对该设备在热力工程领域的应用进行了分析和总结,并探讨了其优势和局限性。
通过对不同型号的使用情况进行考察,评估了板式换热器的性能和适用范围。
研究发现,板式换热器在热力工程中具有较为广泛的应用前景,但在特殊环境下仍面临一些问题和挑战。
第一部分:引言板式换热器是一种常见的热能交换设备,广泛应用于石油化工、医药、食品等行业。
其作为一种传热效率较高、结构紧凑且可靠性好的换热器,具备重要的实际应用价值。
本报告旨在通过对板式换热器的调研,全面了解其在实际应用中的性能和特点,为相关行业的热力计算和设备选择提供参考。
第二部分:板式换热器的概述板式换热器是一种以板片作为换热元件的换热设备。
其结构简单,包括了一套平行排列的金属板片,并共同组成了一个热交换通道。
通过板片之间的流体循环,在换热时实现了热量的传递。
板式换热器主要由板片组成,板片通常为波纹形状,可有效增加换热面积和承受压力。
第三部分:板式换热器的应用领域板式换热器在热力工程中具有广泛的应用。
其优点之一是热效率高,不易出现温差过大的情况。
此外,板式换热器具有结构紧凑的特点,在占地面积有限的情况下,能够实现较大的传热面积。
板式换热器适用于石油、化工、食品加工等领域,并广泛应用于冷却、加热和蒸发等过程中。
第四部分:板式换热器的优势和局限性在研究中,我们发现板式换热器具有一些优势,例如紧凑的结构使得其在占地面积有限的情况下能够提供较大的换热面积。
此外,板式换热器的波纹板片结构能够增加热量传递的效率。
然而,板式换热器也存在一些局限性,如板片堵塞问题、易受腐蚀和结垢的影响。
针对这些问题,在实际应用中需要进行合理的维护和保养。
第五部分:不同型号的性能与适用范围通过对不同型号板式换热器的调研,我们对其性能和适用范围进行了评估。
不同型号的板式换热器在换热面积、传热系数和耐压能力等方面存在差异。
板式热交换器的应用现状及研究进展发表时间:2018-11-13T17:16:36.997Z 来源:《电力设备》2018年第20期作者:陈海芳郭宇[导读] 摘要:现阶段,热交换器的发展主要呈现为提升装置的热效率,提升装置自身结构的紧凑性,提升生产制造的规范化、标准化以及专业化等方面,同时在一定范围内实现大型化方向的进一步发展。
(中电华元核电工程技术有限公司烟台分公司山东 265100)摘要:现阶段,热交换器的发展主要呈现为提升装置的热效率,提升装置自身结构的紧凑性,提升生产制造的规范化、标准化以及专业化等方面,同时在一定范围内实现大型化方向的进一步发展。
另外,还要注重基础理论和测试手段的研究。
近些年来,国内外主要通过加强传热和创新热交换器性能,在一定程度上提升传热效率,降低传热面积,并且减小装置的投资成本等方面,也取得了一定的成果。
关键词:板式;热交换器;应用板式热交换器早期主要应用在食品加工、牛奶和啤酒灭菌等行业,现已广泛应用大部分行业领域。
当前热交换器发展的基本动向是继续提高设备的热效率,促进设备结构的紧凑性,加强生产制造的标准化、系列化和专业化,并在广泛的范围内继续向大型化方向发展。
同时仍注意基础理论及测试方法的研究。
近年来国内外在采用强化传热改进热交换器性能、提高传热效率、减少传热面积、降低设备投资等方面,都取得了显著成绩。
一、板式热交换器的研究发展换热板片为板式热交换器的主要部件。
其设计必须进行综合考虑。
首先要考虑流体在低速状态下出现的强烈湍流,从而加强传热效果;其次提升热交换器板片的刚度,加强板片的耐压力。
由于传热板片具备不同的波纹形式,所以会对传热与流动阻力造成严重影响。
为了能够满足各种传热场所的相关需求,目前已经研发出大量的波纹板片,其中板片的厚度在0.4 mm以内能够承载的压力达到了2.5 MPa。
从板片运用方面而言,主要利用的板片形状是人字形的波纹板与水平平直的波纹板。
除去波纹形式的板片,板片参数还包含了板片厚度与波纹以及波纹深度等方面。
板式换热器的调研报告摘要:板式换热器是由一系列互相平衡、具有波纹表面的薄金属板相叠而成的一种新型高效、紧凑的热交换器。
本文分析了板片形状、倾角、波距对传热效果的影响。
结果表明:人字形波纹板片的传热性能好,承受能力大;波纹倾角通过改变流动状态来影响板片通道的传热和阻力特性;雷诺数相同时,新型板式换热器传热效果比传统人字形板式换热器好。
关键词:板式换热器,人字形波纹,凹坑型板片,波纹倾角, 波距P 一、板式换热器的研究发展及现状板式换热器在上个世纪开始提出。
早期的板式换器大都用于食品工工业,如牛乳,蛋液,啤酒等的加工过程中。
这是由于早期板片的单板面积小,不能组成单台面积较大的换热器。
所以只能用于处理物料流量较小的场合。
随着单板面积的增大,能组成单台板式换热器的面积也相应增大加上板式换热器水平的提高现在板式换热器的使用已遍及食品,轻工,化工,机械,冶金,船舶,电力,石油,交通,运输,城市供热及采暖,制冷空调等各个行业。
板式换热器是由一系列具有一定波纹形状的金属片叠装而成的一种高效换热器。
换热器的各板片之间形成许多小流通断面的流道,通过板片进行热量交换,它与常规的壳管式换热器相比,在相同的流动阻力和泵功率消耗情况下,其传热系数要高出很多。
正是因为板式换热器的总传热系数高,占地面积小,多种介质换热,对数平均温差大,末端温差小,使用方便等这些优点,使得其在日常生产生活中发展的越来越迅速,被应用到各个行业。
二、提高板式换热器传热效果的措施板式换热器作为一种高效、紧凑的换热设备,正被越来越多的领域应用。
我们先研究不同板片对板式换热器传热性能的影响。
1、对比人字型和凹坑型板片的流动和换热性能材料参数:人字型波纹板的参数为:波纹角度为600,波高4mm,波距10mm,流道最窄高度1mm。
凹坑板的参数为:通道高度H为4mm,凹坑直径D为25mm,凹坑在板片上均匀分布,产生的压痕直径d为13.56mm,深度e为2mm,相邻两个凹坑之间的距离p1和p2分别为7.33mm和4.83mm。
板式换热器的发展现况和展望板式换热器是一种常用的热交换设备,广泛应用于化工、石油、食品、制药等领域。
它以其高效换热、占地面积小、结构紧凑等优势,逐渐取代了传统的管式换热器,成为热交换设备领域的主流技术之一、本文将对板式换热器的发展现况和展望进行探讨。
1.结构设计的优化:随着计算机技术的发展,板式换热器的结构设计得到了优化。
采用计算机辅助设计软件,可以更好地确定传热面积、板间距、板波数等参数,提高了换热器的换热效率。
2.材料的改进:随着材料工程技术的不断进步,板式换热器所使用的材料也得到了改进。
传热板材料的发展使得板式换热器在高温高压环境下具有更好的耐腐蚀性和耐磨性,从而提高了使用寿命和可靠性。
3.节能效果的提高:板式换热器的节能效果在不断提高。
通过提高传热系数、减小传热阻力、优化流体的流动方式等手段,可以进一步提高换热器的热效率,减少能源的消耗。
4.应用领域的拓展:板式换热器的应用领域不断拓展。
例如,在化工工艺中,板式换热器被广泛应用于蒸汽提纯、溶剂回收、废热回收等方面。
在石油行业中,板式换热器被用于原油处理、炼油装置冷却等。
随着技术的不断发展,板式换热器将进一步拓展应用领域。
对于板式换热器的展望1.技术创新:随着科技的进步,板式换热器将会有更多的技术创新。
例如,采用新型的板式换热器材料,提高换热效率;利用新型的流体流动方式,进一步减小流体的压降;结合智能控制技术,实现换热过程的自动化控制等。
2.产品性能的提升:随着技术的不断发展,板式换热器产品的性能将进一步提升。
例如,换热系数将会进一步提高,换热器的压降将会降低,换热效果将会更加显著。
同时,板式换热器的稳定性和可靠性也会得到提升,使用寿命将会更长。
3.应用领域的扩展:随着技术的进步,板式换热器的应用领域将进一步扩展。
除了目前已经广泛应用的化工、石油、食品、制药等领域,板式换热器还有潜力在环保、能源等领域发挥重要作用。
例如,在大型工业锅炉中,采用板式换热器可以有效回收锅炉废热,实现能源的再利用。
板式换热器传热传质实验与理论研究一、本文概述板式换热器作为一种高效、紧凑的热交换设备,在现代工业生产过程中扮演着重要的角色。
其独特的板片结构和优良的传热性能使其成为许多工业领域的首选设备,如石油化工、食品加工、制药以及能源等行业。
然而,随着能源利用效率要求的提高和环保法规的日益严格,对板式换热器的传热传质性能提出了更高的要求。
因此,对板式换热器的传热传质实验与理论研究显得尤为重要。
本文旨在通过对板式换热器的传热传质实验与理论研究,深入探讨其传热传质机理,优化其性能设计,提高能源利用效率,并为板式换热器的实际应用提供理论支持和技术指导。
文章首先介绍了板式换热器的基本原理和结构特点,然后详细阐述了传热传质实验的设计与实施过程,包括实验设备、实验方法和数据处理等。
在此基础上,文章进一步分析了板式换热器的传热传质性能,探讨了其影响因素和优化策略。
文章总结了板式换热器传热传质实验与理论研究的主要成果和贡献,并展望了未来的研究方向和应用前景。
通过本文的研究,不仅能够加深对板式换热器传热传质过程的理解,还能为板式换热器的优化设计和实际应用提供有益的理论依据和实践指导,对于推动板式换热器技术的发展和应用具有重要意义。
二、板式换热器的基本结构和原理板式换热器,也称为板式热交换器,是一种高效、紧凑且适应性强的热交换设备。
其结构独特,由一系列薄金属板片堆叠而成,这些板片之间形成了一系列通道,用于传递热量。
板式换热器的核心部分由板片、密封垫、压紧装置和框架组成。
板片是板式换热器的核心元件,通常采用不锈钢、钛或其他耐腐蚀材料制成。
板片之间设计有波纹形状,这不仅能增加传热面积,还能提供必要的刚性,保证板片之间的间距。
密封垫则放置在相邻板片之间,以防止流体泄漏。
压紧装置通常由螺栓和螺母组成,用于将板片和密封垫紧密地压合在一起,形成一个整体。
框架则用于支撑整个换热器,确保其在工作过程中的稳定性。
板式换热器的传热原理主要基于热传导和对流。
板式换热器板片传热性能与压降的研究以板式换热器的三维板片为研究对象,分别用流体力学和传热学理论计算了该板纹的传热系数和压降,通过传热系数和压降的理论分析,以期探寻模拟出来的流体流动情况与实际所得是否吻合。
结果表明:传热系数随着速度的增大而增大,得到最佳传热速度值为0.5m/s;压降随着速度的增大而增大,而在速度变化不大时,压降的增速比较缓慢;从模拟的云图可得到触点压力的变化情况和流体流动的漩涡流向。
标签:板式热交换器;人字形板纹;雷诺数;传热系数;压降前言随着工程领域对板式换热器传热效率、节能、环保等要求的日益提高,板式换热器板片结构的流场分析对研发新型板式换热器至关重要。
关于板式换热器换热性能的研究一直比较活跃。
徐志明等[1]采用流体力学软件对人字形板式换热器的双流道模型进行数值模拟,得到流体流动与换热的不均匀性,且总传热系数与流阻随流速的增大而增大。
张晶等[2]通过建立板式换热器整板与局部的双流道计算模型,用CFD软件对不同波纹倾角、波纹截距进行模拟分析,得到最佳的波纹倾角在60°左右。
上述研究对板式换热器的流动状态、传热和压降场做了比较完整的分析。
本文采用流体力学与传热学的相关知识分析了板式换热器的压降和传热情况,运用流体软件FLUENT对板式换热器的板纹双流道模型进行数值研究,结合理论计算所得数据进行对比分析,以期探明模拟数据的准确性,为板式换热器的优化设计提供理论依据。
1 板片结构板式换热器板片的组成部分主要有:导流区域、换热区域、悬挂口、胶垫槽及角孔。
板片作为板式换热器传热的核心元件,波纹设计的好坏决定着板式换热器技术水平的高低,流体的分配均匀性及湍动程度是影响传热的主要因素,两板片叠加会形成很多触点,触点越多,湍动越强烈,换热效果越好。
而波纹的角度、宽度、间距直接影响触点的多少,间接的影响板片的传热性能。
鉴于分析的复杂性,只考虑整板的一部分双流道板型进行研究,得到整体的换热趋势。
板式换热器的研究进展
发表时间:2020-04-03T14:58:53.603Z 来源:《建筑实践》2019年38卷第22期作者:陈厶玮1 陆明伟2 [导读] 近年来,随着现代化建设的发展,我国的能源建设发展也有了改善摘要:近年来,随着现代化建设的发展,我国的能源建设发展也有了改善。
换热器的出现是人类社会发展中对热量交换管理作出的一次重要改进。
通过换热器应用,能够满足人们对于热量交换的处理需求,对于人们日常生活水平提升具有重要意义。
由于换热器构成方式不同,整个器件运行过程中形成的热量交换方式也有所不同。
一般情况下,换热器构成类型有管式换热器和板式换热器两种,不同类型换
热器能够最大限度上满足人们对于热量交换处理的需求。
本文针对换热器应用现状及进展展开讨论研究,希望能够对换热器未来发展方向做出分析,提升换热器应用研究水平。
关键词:板式换热器;研究进展;措施引言
我国能源需求刚性增长,消费水平居世界前列并仍在快速增长,其中工业能耗约占总能耗的70%,节能减排形势严峻、意义重大。
换热器广泛应用在化工、石油、冶金和电力等领域,其性能对提高能效具有显著价值,国内外研究人员都非常重视强化换热技术,通过不断开发新型的换热器结构、优化设计参数、选用特殊材料来提高换热效率、减少流动阻力、改善环境适应性,从而提高换热能力,提升设备在行业的竞争水平。
其中,板式换热器市场发展迅速。
它具有传热系数高、对数平均温差大、占地面积小、重量轻、污垢系数低等优势,同时便于拆卸、清洗,不同结构型式的板片间可灵活组合,可用于加热、冷却、蒸发、冷凝、杀菌消毒、余热回收等各种工业应用。
然而在实际使用板式换热器时会出现流动阻力大、耐高温高压能力差等不足之处,缩减了板式换热器的应用范围。
为改善提升板式换热器的传热效果,国内外研究人员通过实验研究和数值模拟等手段,在传热、流动、结构和材料等方面开展了大量工作,本文即对相关工作进行总结概述,以期分享板式换热器的研究成果,进一步了解其研究进展及未来发展方向。
1换热器的研究现状
1.1管式换热器
管式换热器作为当前市场上流通性较强的一种换热器类型,在换热器应用和发展中具有重要地位。
由于管式换热器具有结构简单以及耐高温性强等特性,使得人们对于管式换热器的应用越来越重视。
按照管式换热器构成方式,在现有换热器行业发展中,管式换热器已经形成了以螺旋槽文管换热器、管内插入物换热器、折流杆式换热器和管翅式换热器为主的管式换热器应用形式。
由于每种管式换热器构成方式和应用方式不同,在换热器应用过程中,热量交换以及热量传导效率出现了显著差异。
以管内插入物换热器为例,在现有换热器应用处理中,其能够在换热交换中借助传热系数变换,将整体传热效率提升30%,对人们换热处理需求起到重要保障作用。
1.2板式换热器
板式换热器是在当前换热器市场发展中较为常见的一种换热器类型,由于板式换热器由不同间隔薄板构成,在进行换热交换过程中,各个薄板中的热量会随着换热方式调整出现热量迁移和转换;并且在相同污垢系数下,板式换热器换热效率能够提升至传统换热器应用效率的2~3倍,这对于换热器的应用而言是非常重要的。
在板式换热器应用过程中,由于其占有体积和占地面积较小,使得换热器的应用灵活性较高,所以被很多工厂以及浴池所青睐。
同时,由于板式换热器构成中具有较为明显的螺纹板式,能够按照螺纹板式构成中的要求,进行相关数值模拟计算,提升了板式换热器内部换热效率控制水平;尤其是在山东大学文孝强等人研究下,通过对板式换热器内部材料改进,提升了整个换热器换热性能,满足了人们换热处理需求。
2概述
随着可持续发展战略的实施,国家对GDP能耗控制指标不断细化,作为重要过程设备的换热器在暖通、冶金、核电、石油、化工等行业的热量回收和综合利用中发挥着越来越大的作用。
根据结构特征换热器主要分为:管式、板式、扩展表面式以及再生式换热器四类。
板式换热器因其独特的结构设计,与其它类型的热交换器相比,具有传热效率高、质量轻、占用空间小、结构紧凑、易维修维护等诸多的优点,近几十年来被广泛研究与应用。
为适应不断变化的市场需求,全面提高板式换热设备的传热能力,众多企业和学者对板式换热器做了许多卓有成效的研究。
未来板式换热器的发展,主要包括三个方面的内容:板式换热器大型化技术、可靠结构和传热性能兼顾的板片开发、流场精细化CFD分析。
3板式换热器的研究进展 3.1板式换热器的结构设计与优化
板式换热器结构设计与优化的目的是强化换热、降低流阻,使换热器的性能达到最佳,其设计基本原则是将换热器的压力损失降到最低从而得到最佳的换热效率。
所以,主要从总传热系数与压损的大小两方面来体现板式换热器的性能优越性,并通过选择评相应价标准,对换热器的综合性能进行评价,从而下获得所运行参数下的最优板形。
按照设计需求,换热器有若干性能评价标准。
早期常用的评价标准是根据单一参数进行评价,比如给定参考流速下对比换热器传热系数和压降两个数值来评价。
后续研究人员还提出使用无量纲化的努谢尔特数比和流动阻力比进行评价。
板式换热器的流道形状复杂,叠放形式多样,研究者多通过实验和数值模拟对比分析板片的波纹倾角、波高、间距等不同结构参数的影响,以期得到性能最优的波纹结构。
3.2板片结构参数对换热性能影响的CFD研究进展
板片结构参数对板式换热器的换热性能有直接的影响。
人字纹板同平板换热器相比,能较早地促使瑞流产生,其临界雷诺数Re为400-800。
当Re>1000时,在任何情况下都具有湍流特性。
人字形波纹板片的波纹倾角是影响流体在换热器流动状态的主要因数,并且深刻影响着流体的传热与压降等特征。
除波纹倾角外,对于人字形波纹板片影响换热器性能的因数还有波纹深度、法向截距(波长)、表面展开系数、波纹截面形状等。
近几年,国内学者采用组合通道内局部可视化结合传热机理预测推断板式换热器的传热及流阻特性;特别在板式换热器CFD方面的研究取得很大的进展。
然而由于目前国内相关实验研究所用的板片的波纹形状、流道组合、Pr(普朗特数)的选取、黏度的修正等各不相同,故结果也不尽一致。
板式换热器CFD分析手段使得新产品的开发和相应流场的分析变得轻松,然而目前国内各方学者的研究出发点多有重复,并且模型简化使得其精确性受限,因此,进一步的系统的CFD精细化研究实验是分析和提高其传热性能重要的方向。
同时针对超大型板式换热器的传热及流场研究很少。
板式换热器的大型化发展,使得开发可靠结构和传热性能兼顾的板片已是板式换热器优化与改进的主要方向。
3.3板式换热器的材质及失效分析
材料的选择对板式换热器的性能、使用寿命、适用工况及安全可靠性均有重要的影响。
板式换热器的安全运主要保证板片、密封垫片、接管、压紧板和压紧螺栓等主要零件的质量。
板片常用的材料有奥氏体不锈钢、钛及钛合金、镍及镍合金和铜等四类冷轧薄板;密封垫片是板式换热器主要零件中最薄弱的环节,其材料质量的好坏直接影响到板式换热器的耐压、耐温、使用寿命、使用范围和安全可靠性。
从板式换热器常见的失效形式来看,板片和密封垫片的材料质量和性能对失效影响较大。
换热器的发展和制造工艺水平有着密切关系。
任何高效紧凑式的换热设备结构,都必须有一定的先进制造工艺来保证它的质量,运行的可靠性,并能扩大产量,降低制造成本,这样才有推广应用价值。
结语
近几十年来,随着经济的发展,特别是重工业技术水平不断提升,对板式换热器提出更多的要求,同时对板式换热器的研究和应用起到了推动作用。
综述板式换热器国内发展现状,板式换热器未来的发展方向:适于恶劣环境的新型板式换热器亟需开发,发展大型化、专用化合多元化的板式换热器、利用CFD有限元手段对各类型板式换热器的传热过程和流场分布进行精细化研究分析、寻求更为合理的针对不同类型板式换热器换热系数的计算方法,以及对现有传统换热器计算公式的修正优化等。
参考文献
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