一種板式換熱器及其準(zhǔn)則數(shù)計算方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種板式換熱器及其準(zhǔn)則數(shù)的計算方法，所述板式換熱器的換熱板片上設(shè)置主流區(qū)、導(dǎo)流區(qū)和分流區(qū)，所述的主流區(qū)設(shè)置多個螺旋線圈，螺旋線圈構(gòu)成網(wǎng)狀；流體從換熱板片入口依次經(jīng)過換熱板片入口側(cè)的分流區(qū)、導(dǎo)流區(qū)，進(jìn)入主流區(qū)，流體經(jīng)過主流區(qū)進(jìn)行換熱后，繼續(xù)流經(jīng)換熱板片出口側(cè)的導(dǎo)流區(qū)、分流區(qū)，進(jìn)入換熱板片的出口。本發(fā)明將換熱板片的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，使其達(dá)到換熱效率最大化，以節(jié)約能源，達(dá)到環(huán)保節(jié)能的目的。
【專利說明】一種板式換熱器及其準(zhǔn)則數(shù)計算方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于換熱器領(lǐng)域，尤其涉及一種板式換熱器，屬于F28F領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著工業(yè)發(fā)展，板式換熱器得到更加廣泛的使用。板式換熱器具有傳熱效率高，結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小、操作靈活、應(yīng)用范圍廣、熱損失小、安裝拆卸方便、使用壽命長等特點。但是普通的板式換熱器，如果用于高粘度液體傳熱時，普遍存在著傳熱系數(shù)低，傳熱不均勻，且泵功消耗很大等技術(shù)弱點，并且加工工藝復(fù)雜，流體通道對稱，不容易適應(yīng)冷熱流體的變化。此外，板式換熱器使用一段時間，容易沉積污垢，結(jié)垢的板式換熱器，其流體通道變小，壁面熱阻增大，降低了換熱器的性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種新的板式換熱器及其換熱過程中準(zhǔn)則數(shù)的計算方法。
[0004]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下:一種板式換熱器，所述板式換熱器具有換熱板片，所述換熱板片上設(shè)置主流區(qū)、導(dǎo)流區(qū)和分流區(qū)，所述的主流區(qū)設(shè)置多個螺旋線圈，螺旋線圈構(gòu)成網(wǎng)狀；流體從換熱板片入口依次經(jīng)過換熱板片入口側(cè)的分流區(qū)、導(dǎo)流區(qū)，進(jìn)入主流區(qū)，流體經(jīng)過主流區(qū)進(jìn)行換熱后，繼續(xù)流經(jīng)換熱板片出口側(cè)的導(dǎo)流區(qū)、分流區(qū)，進(jìn)入換熱板片的出口。
[0005]所述換熱板片的兩側(cè)壁面設(shè)置防腐層，從冷源到熱源側(cè)，冷源防腐層、換熱板片以及熱源防腐層的熱膨脹系數(shù)依次減小。
[0006]一種計算板式換熱器換熱過程的準(zhǔn)則數(shù)的方法，其特征在于，根據(jù)換熱一側(cè)流動狀態(tài)固定，另一側(cè)流動狀態(tài)改變，通過得到的總傳熱系數(shù)，分離得到固定側(cè)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)h,以及流動側(cè)Nu-Re數(shù)準(zhǔn)則關(guān)系式。
[0007]與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明翅片管具有如下的優(yōu)點:
[0008]I)本發(fā)明提供了一種新的換熱板片，在換熱區(qū)設(shè)置螺旋線圈構(gòu)成，螺旋線圈，促使流體分子團(tuán)在低流速下產(chǎn)生宏觀的縱向位移，增強(qiáng)流道中主流區(qū)與壁面附近流體的熱量交換，使得截面溫度趨于均勻，從而增大流體與壁面的溫度梯度，達(dá)到強(qiáng)化傳熱的目的。
[0009]2)防腐層、板片以及防腐層的熱膨脹系數(shù)依次減小，保證在換熱的時候，各層的膨脹量相同，保證各層的緊密結(jié)合，防止脫落。
[0010]3)提供了一種快速的準(zhǔn)則數(shù)的計算方法。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖2是準(zhǔn)則數(shù)計算的流程圖；
[0013]圖3是流速和換熱系數(shù)的曲線圖；[0014]圖4是Nu-Re數(shù)變化曲線圖。
[0015]附圖標(biāo)記如下:
[0016]其中:1.主流區(qū)；2.膠墊片；3.換熱板片；4.導(dǎo)流區(qū)；5分流區(qū)。
【具體實施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖與實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0018]一種板式換熱器，包括換熱板片3，所述換熱板片3上設(shè)置主流區(qū)1、導(dǎo)流區(qū)4和分流區(qū)5，所述的主流區(qū)I設(shè)置多個螺旋線圈，螺旋線圈構(gòu)成網(wǎng)狀；流體從換熱板片入口依次經(jīng)過換熱板片入口側(cè)的分流區(qū)、導(dǎo)流區(qū)，進(jìn)入主流區(qū)，流體經(jīng)過主流區(qū)進(jìn)行換熱后，繼續(xù)流經(jīng)換熱板片出口側(cè)的導(dǎo)流區(qū)、分流區(qū)，進(jìn)入換熱板片的出口。
[0019]冷熱流體分層經(jīng)過換熱板片3，第一層流體為冷流體，在冷流體經(jīng)過兩塊換熱板片3構(gòu)成的流體區(qū)域時，從換熱器入口經(jīng)過分流區(qū)5、導(dǎo)流區(qū)4，進(jìn)入主流區(qū)，流體在換熱區(qū)I的擾流子的作用下，湍流度增加，經(jīng)過換熱區(qū)后，冷流體繼續(xù)流經(jīng)導(dǎo)流區(qū)4、分流區(qū)5，進(jìn)入下一個流道。
[0020]第二層流體為熱流體，熱流體的流動情況與冷流體類似，不過流向相反，換熱主要是指冷熱流體的對流換熱情況。
[0021]換熱板片3和螺旋線圈可以一體制造，也可以分體制造。
[0022]所述換熱板片3的兩側(cè)壁面設(shè)置防腐層，從冷源到熱源側(cè)，冷源防腐層、換熱板片以及熱源防腐層的熱膨脹系數(shù)依次減小。之所以如此設(shè)置是因為在換熱的過程中，熱源側(cè)的防腐層先受熱，先膨脹，然后依次向外是換熱板片、冷源側(cè)防腐層受熱膨脹，因此冷源防腐層、換熱板片以及熱源防腐層的熱膨脹系數(shù)依次減小可以保證膨脹率基本保持一致，保證各層連接的緊密性和穩(wěn)定性。
[0023]所述防腐層是由涂覆防腐涂料生成，防腐涂料組分的質(zhì)量百分比如下:片狀鋅粉8.3%，氧化鋁為8%，硼酸為7.3%，丙烯酸為0.7%，潤濕分散劑為0.4%，增稠劑為0.15%，消泡劑為0.23%，余量的水。該種涂料通過噴涂、刷涂、浸涂施涂于翅片管表面，80±10°C烘干10?60分鐘，280±40°C固化燒結(jié)30?60分鐘，形成良好耐蝕涂層。
[0024]制備上述水性防腐涂料的方法，該方法按照以下步驟實施，
[0025]a、按涂料總質(zhì)量百分比，分別稱取一定量的水、0.4%的潤濕分散劑和0.23%的消泡劑，然后混合到一起，充分?jǐn)嚢枋怪芙庵瞥赏苛匣旌弦篈l，再向混合液Al中加入占涂料總質(zhì)量的8.3%的片狀金屬粉，攪拌均勻制成涂料混合液A2 ；
[0026]b、按涂料總質(zhì)量百分比，稱取7.3%硼酸，組成混合液，加入到20%?40%的水中充分溶解制成無機(jī)酸混合液BI，再向混合液BI中加入8%的氧化物粉，攪拌至無沉淀制成無機(jī)酸混合液B2 ；
[0027]C、按涂料總質(zhì)量百分比，稱取0.7%的丙稀酸，加入到5%?15%的水中，充分?jǐn)嚢杈鶆蛑瞥蛇€原劑混合液C ；
[0028]d、按涂料總質(zhì)量百分比，稱取0.15%的增稠劑羥乙基纖維素，加入到2.5%?15%的水中，攪拌至溶解呈半透明狀且無凝膠出現(xiàn)即停止攪拌制成增稠劑混合液D ；
[0029]e、將配制的無機(jī)酸混合液B2加入到涂料混合液A2中，然后加入還原劑混合液C配制量的1/5?1/2，邊攪拌邊加入增稠劑混合液D，再加入余量的水，繼續(xù)攪拌30?90分鐘，直到涂料混合液均勻一致無團(tuán)聚顆粒為止，最后再加入剩余的還原劑混合液C，再攪拌10~40分鐘，即得。
[0030]該種涂料通過噴涂、刷涂、浸涂施涂于翅片管表面，80±10°C烘干10~60分鐘，280±40°C固化燒結(jié)30~60分鐘，形成良好耐蝕涂層。
[0031]所述潤濕分散劑為平平加系列中的SA-20，所述的增稠劑選用羥乙基纖維素；所述的消泡劑選用磷酸三丁酯。
[0032]本發(fā)明還公開了一種基于擬合量與實測量最小方差判據(jù)直接擬合上述換熱板片換熱過程中準(zhǔn)則關(guān)系式的方法。
[0033]在國家標(biāo)準(zhǔn)的測量中，需要分別測試三組工況，A.熱側(cè)定流速冷側(cè)流速變化時的總傳熱系數(shù)K與冷側(cè)流速u的關(guān)系，B.冷側(cè)定流速熱側(cè)流速變化時的總傳熱系數(shù)K與熱側(cè)流速U的關(guān)系，C.兩側(cè)等流速變化是總傳熱系數(shù)與兩側(cè)流速U的關(guān)系。上述測量方法復(fù)雜。本發(fā)明的測量方法中僅使用A組測試工況即可分離出冷側(cè)的Nu-Re數(shù)準(zhǔn)則式，僅使用B組測試工況即可分離出熱側(cè)的Nu-Re數(shù)準(zhǔn)則式。
[0034]在進(jìn)行計算方法描述之前，相關(guān)的參數(shù)如下:
[0035]
【權(quán)利要求】
1.一種板式換熱器，所述板式換熱器具有換熱板片，所述換熱板片上設(shè)置主流區(qū)、導(dǎo)流區(qū)和分流區(qū)，所述的主流區(qū)設(shè)置多個螺旋線圈，螺旋線圈構(gòu)成網(wǎng)狀；流體從換熱板片入口依次經(jīng)過換熱板片入口側(cè)的分流區(qū)、導(dǎo)流區(qū)，進(jìn)入主流區(qū)，流體經(jīng)過主流區(qū)進(jìn)行換熱后，繼續(xù)流經(jīng)換熱板片出口側(cè)的導(dǎo)流區(qū)、分流區(qū)，進(jìn)入換熱板片的出口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的換熱器，其特征在于，所述換熱板片的兩側(cè)壁面設(shè)置防腐層，從冷源到熱源側(cè)，冷源防腐層、換熱板片以及熱源防腐層的熱膨脹系數(shù)依次減小。
3.一種計算權(quán)利要求1-2之一換熱器換熱過程的準(zhǔn)則數(shù)的方法，其特征在于，根據(jù)換熱一側(cè)流動狀態(tài)固定，另一側(cè)流動狀態(tài)改變，通過得到的總傳熱系數(shù)，分離得到固定側(cè)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)h，以及流動側(cè)Nu-Re數(shù)準(zhǔn)則關(guān)系式。
【文檔編號】F28D9/00GK103673695SQ201310728583
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年12月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月25日
【發(fā)明者】冷學(xué)禮, 張冠敏, 田茂誠, 邱燕, 柏超, 范明秀, 朱軍 申請人:山東大學(xué)