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我們多學習一些有關(guān)板式換熱器方面的知識對我們有益無害呢，所以大家一起來看看今天的板式換熱器傳熱傳質(zhì)實驗與理論研究吧。
板式換熱器作為一種高效、節(jié)能、緊湊的換熱設(shè)備，目前廣泛地應(yīng)用于工業(yè)中，但當前缺乏關(guān)于板式換熱器傳質(zhì)的綜合研究。進行板式換熱器污垢形成機制的實驗與理論研究具有重要的科學和工程現(xiàn)實價值。本文對板式換熱器傳熱傳質(zhì)基本特性進行了理論與實驗研究，關(guān)注了不同幾何參數(shù)、流動參數(shù)以及不同污垢類型對板式換熱器傳熱傳質(zhì)特性的影響，為板式換熱器實際應(yīng)用與設(shè)計提供理論依據(jù)。
本文的主要工作包括：首先對于板式換熱器傳熱特性、阻力特性以及傳質(zhì)特性進行了總結(jié)，整理并分析了板式換熱器傳熱、流動比較常見的經(jīng)驗公式，以及本文中所研究的三大類污垢(析晶污垢、顆粒污垢以及上面兩種混合的混合污垢)的基本形成機理以及常用的理論預(yù)測模型。以Kern-Seaton的質(zhì)量平衡模型出發(fā)，選擇類比法作為求解湍流傳熱傳質(zhì)問題的基本方法，分別系統(tǒng)的介紹了當前最為常見的四種類比法，包括雷諾類比、普朗特-泰勒類比、馮-卡門類比以及j因子類比，以及這四種類比法的適用范圍。分別利用三種類比法(包括普朗特-泰勒類比、馮-卡門類比以及j因子類比)建立了半理論化污垢預(yù)測模型，并通過一組內(nèi)螺紋管污垢實驗數(shù)據(jù)對污垢模型進行了完善，經(jīng)比較后發(fā)現(xiàn)基于馮-卡門類比建立的污垢數(shù)學模型具有最良好的預(yù)測精度以及最廣泛的適用范圍，其三層模型更加符合實際的湍流流動情況。綜合分析后選擇馮-卡門類比作為污垢預(yù)測模型的主要理論依據(jù)。
在實驗研究方面，利用山東大學已有實驗設(shè)備完善了板式換熱器傳熱傳質(zhì)實驗臺，完成了四臺不同幾何設(shè)計的板式換熱器冷態(tài)實驗，并通過修正威爾遜圖解法和等雷諾數(shù)法完成了四臺板式換熱器傳熱特性的測試，得到其傳熱、流動特性的關(guān)聯(lián)式。對板式換熱器傳質(zhì)特性的研究，本文完成了三組不同的污垢實驗，其中污垢的類型包括析晶污垢、顆粒污垢以及混合污垢。著重研究了不同幾何參數(shù)(板式換熱器波紋高度、波紋間距、波紋角度、面積擴展系數(shù)等)、流動參數(shù)(不潔凈流體的溫度、流量)以及水質(zhì)參數(shù)(不潔凈流體中的硬度與顆粒污垢濃度)對污垢形成的影響。另外還完成了一組帶有抗垢涂層板片的抗垢對比實驗，在9組對比實驗中，特氟龍抗垢涂層顯示出了良好的抗垢性，與普通304不銹鋼的板片相比，帶有特氟龍涂層的板式換熱器的漸近污垢熱阻最大具有36.8%的降幅，而抗垢涂層對析晶污垢的抑制效果要明顯好于顆粒污垢。
對于板式換熱器污垢特性的理論分析，本文以馮-卡門類比為基礎(chǔ)，結(jié)合板式換熱器不同污垢條件下的實驗數(shù)據(jù)，完善了板式換熱器內(nèi)析晶污垢、顆粒污垢以及混合污垢的污垢數(shù)學模型。本文中污垢預(yù)測關(guān)聯(lián)式具有較好的精度，具體的偏差均在±20%以下，其中對顆粒污垢的預(yù)測結(jié)果最為突出，預(yù)測偏差在±6%左右。另外，本文對三大類污垢的形成機理進行了討論，并對板式換熱器不同污垢的微觀結(jié)構(gòu)進行了探討，以高倍率掃描電鏡的分析測試手段，研究了污垢的具體形貌，從這一角度來對板式換熱器污垢形成的機理進行了討論。
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