板式换热器内Marangoni效应的实验研究与模型预测

来源 :新疆大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:qg20090908
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板式换热器具有换热效率高、结构紧凑等诸多优越的性能,已广被广泛应用于许多重要的工业领域。以板式换热器内 Marangoni凝结特性为主要研究目标,分析了在Marangoni作用下板式换热器的平均换热特性及局部换热特性。研究过程中,在实验研究的基础上,采用多元线性回归理论对数据进行建模和预测,进一步完善了板式换热器的研究内容。  自行搭建了性能可靠的高气密性实验台。将水-酒精混合蒸气作为凝结工质,在单通道蒸气流量为6kg/h,冷却水流量为0.025~0.028 m3/h,三种蒸气压力(30kPa、47kPa和83kPa)的实验工况下,对不同浓度(0%、1%、2%、5%、10%、20%)的水-酒精混合蒸气在板式换热器内的凝结换热特性进行了实验研究。实验结果表明:凝结换热时,相同工况相同时刻同一板片上的换热系数是不均匀的,从蒸气进口向蒸气出口方向逐渐减小,板片中上部的局部换热系数与板式换热器平均换热系数较为接近;压力、板片数目上升或增多会在一定程度上增强板式换热器的换热系数,只影响数值不改变趋势;浓度为1%、2%时,传热系数高于其它浓度混合蒸气的换热系数,且浓度为1%时传热系数最高,浓度由2%继续增加,传热系数不断减小,但蒸气浓度对换热系数的影响程度从蒸气进口向蒸气出口方向逐渐减小,进口附近可使传热系数增强2倍左右,而在出口附近,不同浓度蒸气的换热特性曲线基本重合;蒸气压力对各浓度混合蒸气传热系数有一定的影响,随着压力的上升传热系数略有升高,在0.5 kW·m?2·K?1以内;板片数增加,换热系数略有下降,在0.5 kW·m?2·K?1以内;根据拍摄的图片数据,初步观察了板式换热器内珠状凝结的凝结形态。  在基础蒸气凝结换热模型和考虑了板式换热器结构的参数板式换热内蒸气凝结换热模型的基础上,提出了考虑到 Ma(Marangoni数)和 Sh(Sherwood数)的改进模型,该模型的预测值与实验值之间的相对误差,最大值为7.99%,平均值为1.43%,具有较高的准确性。
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