一种板式换热器及其准则数计算方法
【专利摘要】本发明提供了一种板式换热器及其准则数的计算方法，所述板式换热器的换热板片上设置主流区、导流区和分流区，所述的主流区设置多个螺旋线圈，螺旋线圈构成网状；流体从换热板片入口依次经过换热板片入口侧的分流区、导流区，进入主流区，流体经过主流区进行换热后，继续流经换热板片出口侧的导流区、分流区，进入换热板片的出口。本发明将换热板片的结构进行改进，使其达到换热效率最大化，以节约能源，达到环保节能的目的。
【专利说明】一种板式换热器及其准则数计算方法
【技术领域】
[0001]本发明属于换热器领域，尤其涉及一种板式换热器，属于F28F领域。
【背景技术】
[0002]随着工业发展，板式换热器得到更加广泛的使用。板式换热器具有传热效率高，结构紧凑，占地面积小、操作灵活、应用范围广、热损失小、安装拆卸方便、使用寿命长等特点。但是普通的板式换热器，如果用于高粘度液体传热时，普遍存在着传热系数低，传热不均匀，且泵功消耗很大等技术弱点，并且加工工艺复杂，流体通道对称，不容易适应冷热流体的变化。此外，板式换热器使用一段时间，容易沉积污垢，结垢的板式换热器，其流体通道变小，壁面热阻增大，降低了换热器的性能。
【发明内容】
[0003]本发明所要解决的技术问题在于提供一种新的板式换热器及其换热过程中准则数的计算方法。
[0004]为了实现上述目的，本发明的技术方案如下:一种板式换热器，所述板式换热器具有换热板片，所述换热板片上设置主流区、导流区和分流区，所述的主流区设置多个螺旋线圈，螺旋线圈构成网状；流体从换热板片入口依次经过换热板片入口侧的分流区、导流区，进入主流区，流体经过主流区进行换热后，继续流经换热板片出口侧的导流区、分流区，进入换热板片的出口。
[0005]所述换热板片的两侧壁面设置防腐层，从冷源到热源侧，冷源防腐层、换热板片以及热源防腐层的热膨胀系数依次减小。
[0006]一种计算板式换热器换热过程的准则数的方法，其特征在于，根据换热一侧流动状态固定，另一侧流动状态改变，通过得到的总传热系数，分离得到固定侧表面传热系数h,以及流动侧Nu-Re数准则关系式。
[0007]与现有技术相比较，本发明翅片管具有如下的优点:
[0008]I)本发明提供了一种新的换热板片，在换热区设置螺旋线圈构成，螺旋线圈，促使流体分子团在低流速下产生宏观的纵向位移，增强流道中主流区与壁面附近流体的热量交换，使得截面温度趋于均匀，从而增大流体与壁面的温度梯度，达到强化传热的目的。
[0009]2)防腐层、板片以及防腐层的热膨胀系数依次减小，保证在换热的时候，各层的膨胀量相同，保证各层的紧密结合，防止脱落。
[0010]3)提供了一种快速的准则数的计算方法。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1是本发明结构示意图；
[0012]图2是准则数计算的流程图；
[0013]图3是流速和换热系数的曲线图；[0014]图4是Nu-Re数变化曲线图。
[0015]附图标记如下:
[0016]其中:1.主流区；2.胶垫片；3.换热板片；4.导流区；5分流区。
【具体实施方式】
[0017]下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
[0018]一种板式换热器，包括换热板片3，所述换热板片3上设置主流区1、导流区4和分流区5，所述的主流区I设置多个螺旋线圈，螺旋线圈构成网状；流体从换热板片入口依次经过换热板片入口侧的分流区、导流区，进入主流区，流体经过主流区进行换热后，继续流经换热板片出口侧的导流区、分流区，进入换热板片的出口。
[0019]冷热流体分层经过换热板片3，第一层流体为冷流体，在冷流体经过两块换热板片3构成的流体区域时，从换热器入口经过分流区5、导流区4，进入主流区，流体在换热区I的扰流子的作用下，湍流度增加，经过换热区后，冷流体继续流经导流区4、分流区5，进入下一个流道。
[0020]第二层流体为热流体，热流体的流动情况与冷流体类似，不过流向相反，换热主要是指冷热流体的对流换热情况。
[0021]换热板片3和螺旋线圈可以一体制造，也可以分体制造。
[0022]所述换热板片3的两侧壁面设置防腐层，从冷源到热源侧，冷源防腐层、换热板片以及热源防腐层的热膨胀系数依次减小。之所以如此设置是因为在换热的过程中，热源侧的防腐层先受热，先膨胀，然后依次向外是换热板片、冷源侧防腐层受热膨胀，因此冷源防腐层、换热板片以及热源防腐层的热膨胀系数依次减小可以保证膨胀率基本保持一致，保证各层连接的紧密性和稳定性。
[0023]所述防腐层是由涂覆防腐涂料生成，防腐涂料组分的质量百分比如下:片状锌粉8.3%，氧化铝为8%，硼酸为7.3%，丙烯酸为0.7%，润湿分散剂为0.4%，增稠剂为0.15%，消泡剂为0.23%，余量的水。该种涂料通过喷涂、刷涂、浸涂施涂于翅片管表面，80±10°C烘干10?60分钟，280±40°C固化烧结30?60分钟，形成良好耐蚀涂层。
[0024]制备上述水性防腐涂料的方法，该方法按照以下步骤实施，
[0025]a、按涂料总质量百分比，分别称取一定量的水、0.4%的润湿分散剂和0.23%的消泡剂，然后混合到一起，充分搅拌使之溶解制成涂料混合液Al，再向混合液Al中加入占涂料总质量的8.3%的片状金属粉，搅拌均匀制成涂料混合液A2 ；
[0026]b、按涂料总质量百分比，称取7.3%硼酸，组成混合液，加入到20%?40%的水中充分溶解制成无机酸混合液BI，再向混合液BI中加入8%的氧化物粉，搅拌至无沉淀制成无机酸混合液B2 ；
[0027]C、按涂料总质量百分比，称取0.7%的丙稀酸，加入到5%?15%的水中，充分搅拌均匀制成还原剂混合液C ；
[0028]d、按涂料总质量百分比，称取0.15%的增稠剂羟乙基纤维素，加入到2.5%?15%的水中，搅拌至溶解呈半透明状且无凝胶出现即停止搅拌制成增稠剂混合液D ；
[0029]e、将配制的无机酸混合液B2加入到涂料混合液A2中，然后加入还原剂混合液C配制量的1/5?1/2，边搅拌边加入增稠剂混合液D，再加入余量的水，继续搅拌30?90分钟，直到涂料混合液均匀一致无团聚颗粒为止，最后再加入剩余的还原剂混合液C，再搅拌10~40分钟，即得。
[0030]该种涂料通过喷涂、刷涂、浸涂施涂于翅片管表面，80±10°C烘干10~60分钟，280±40°C固化烧结30~60分钟，形成良好耐蚀涂层。
[0031]所述润湿分散剂为平平加系列中的SA-20，所述的增稠剂选用羟乙基纤维素；所述的消泡剂选用磷酸三丁酯。
[0032]本发明还公开了一种基于拟合量与实测量最小方差判据直接拟合上述换热板片换热过程中准则关系式的方法。
[0033]在国家标准的测量中，需要分别测试三组工况，A.热侧定流速冷侧流速变化时的总传热系数K与冷侧流速u的关系，B.冷侧定流速热侧流速变化时的总传热系数K与热侧流速U的关系，C.两侧等流速变化是总传热系数与两侧流速U的关系。上述测量方法复杂。本发明的测量方法中仅使用A组测试工况即可分离出冷侧的Nu-Re数准则式，仅使用B组测试工况即可分离出热侧的Nu-Re数准则式。
[0034]在进行计算方法描述之前，相关的参数如下:
[0035]
【权利要求】
1.一种板式换热器，所述板式换热器具有换热板片，所述换热板片上设置主流区、导流区和分流区，所述的主流区设置多个螺旋线圈，螺旋线圈构成网状；流体从换热板片入口依次经过换热板片入口侧的分流区、导流区，进入主流区，流体经过主流区进行换热后，继续流经换热板片出口侧的导流区、分流区，进入换热板片的出口。
2.根据权利要求1所述的换热器，其特征在于，所述换热板片的两侧壁面设置防腐层，从冷源到热源侧，冷源防腐层、换热板片以及热源防腐层的热膨胀系数依次减小。
3.一种计算权利要求1-2之一换热器换热过程的准则数的方法，其特征在于，根据换热一侧流动状态固定，另一侧流动状态改变，通过得到的总传热系数，分离得到固定侧表面传热系数h，以及流动侧Nu-Re数准则关系式。
【文档编号】F28D9/00GK103673695SQ201310728583
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年12月25日 优先权日:2013年12月25日
【发明者】冷学礼, 张冠敏, 田茂诚, 邱燕, 柏超, 范明秀, 朱军 申请人:山东大学