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封頭結構在不同Re下對板翅式換熱器出口通道物流分配和阻力損失的影響。結果表明,基本型封頭造成板翅式換熱器內部物流分配極不均勻,而孔板型封頭結構能有效地降低不均勻參數和

最大流速比,改善物流分配效果;孔板型封頭結構增加了抉熱器的阻力損失和摩擦系數;錯排孔板型封頭在改善換熱器物流分配的同時,也較好地抑制了阻力損失的增加,故其結構最為合理。
板翅式換熱器作為一種典型的新型緊湊式換熱器,以其獨特的優點,廣泛地應用于能源、動力、化工、冶金、機械、原子能、航空和航天等領域。但由于在設計、安裝時密度波的不穩定性和壓降等原因

造成流體在其內部分配不均勻,而物流分配的不均勻會引起換熱器內局部通道的尺e發生變化,進而導致換熱器整體效能的下降¨。
針對物流分配引起換熱器效能的影響因素,文獻[3—6]研究發現物流分配的不均勻性主要發生在封頭部分,而導流片部分的不均勻性,主要是由封頭的來流不均勻所引起的。根據封頭結構對物流分配的

影響規律,在數值模擬和實驗的基礎上設計了孔板型封頭結構,對比研究了兩種改進型的孔板封頭和基本封頭對換熱器內部物流分配及阻力特性的影響。
1實驗系統及內容
實驗系統采用空氣作為實驗工質,實驗系統如圖1所示,主要由空氣回路系統和數據采集系統組成。為了實現對截面小流量和溫度的測量,將試件的流動截面劃分為30個小區域,每個小區作為一個通道,

可以進行小通道的流量和壓差測量。
分別對3種不同結構的封頭(圖2)進行實驗,研究其對換熱器內部物流分配及阻力(即進出口壓差)的影響。3種封頭設定如下:
a.工業上普遍應用的基本封頭,其結構尺寸與文獻[6]中定義的封頭A一致,設定為A型封頭。
b.孔板型封頭結構,在基本型封頭內部1/2高度的地方加入一不均勻打孔擋板。根據所加擋板類型,定義順排擋板為B型封頭,錯排擋板為c型封頭。
2實驗結果的分析與討論
2.1相同尺e下不同封頭結構物流分配的比較
為了便于不同封頭結構下進行比較,故將30路出口通道流速展開成一維直線,圖3為Re=15o0時3種封頭板翅式換熱器流速分布情況。從中可以看出基本型封頭A物流分配存在著嚴重的不均勻性,中問兩排

通道的流速明顯大于其余四排通道的流速,隨著通道遠離總管軸線,其內部流量呈減小的趨勢,對應入口管附近的第l2和17個通道的速度值極高,最大速度為2.270m/s;而遠離入口管處于截面四角的

第1、5、26、30個通道速度值極低,最小速度為0.228m/s,最大流速比0為9.951,不均勻參數s為0.652m/s。
可以看出在基本型封頭內部添加了打孑L擋板以后,無論是順排還是錯排孑L板,其30路出口通道的流速均勻性得到了明顯的改善,其中央位置高流速區的速度大大降低,而四周低流速區的速度均明顯升

高,流速分布比較均勻,最大流速比0和不均勻參數s較基本型都有很大程度上的改善,封頭B和C的出口通道的流速沒有明顯的突升和突降,而是比較均勻。相對于封頭A,錯排孑L板封頭C的最大速度降為

1.471m/s,最小速度升為1.288m/s,其不均勻參數s僅為0.053m/s。
2.2不同尺e下封頭結構對換熱器出口物流分配的影響

不同封頭結構下的不均勻參數s與尺e的變化關系。從中可以看出,隨著尺e的增大,3種結構封頭的流速不均勻參數s越來越大,這說明換熱器出口的物流分配將會變得越來越不均勻。因此尺e是

影響板翅式換熱器物流分配的重要因素,而兩種改進型的孑L板型封頭較之基本型封頭均有很大改善,錯排型封頭的物流分配效果始終優于其他兩種結構。
上述現象可以解釋為:打孑L擋板型封頭中央正對著入口管的地方孑L徑較小,可以使來流受到較大的阻力,從而使得四周的孑L中流過的流體增多,而四周較大的孑L徑保證了分流來的流體順利通過。由

于錯排孑L板在當量直徑的變化上更具有連續性,因而可以使得經過孑L板四周的流體速度不至于降的過低,從而提高了整個板束出口截面流速分布的均勻性。
 

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