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發(fā)布時(shí)間:2020-10-12

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針對冷卻器的換熱效果的分析

  冷卻器作為船上的主要換熱設備對全船的安全運行起到樞紐的作用。它的結構相對其他設備較為簡(jiǎn)樸,主要由螺桿、壓板、底座、板片等組成。它廣泛地作為大型艦船主機缸套水、滑油冷卻器以及中心冷卻器。幾十年來(lái)得到了很大的發(fā)展。各大廠(chǎng)家都將精力放在如何進(jìn)步冷卻器的換熱效果上。
  因為冷卻器的板片結構直接影響了冷卻器的機能。本文將對現有的冷卻器的一系列板片參數對冷卻器機能的影響進(jìn)行探討,以求為進(jìn)一步的研究提供一些鑒戒。
由傳熱系數的表達式可知,板片的厚度δ越小,冷卻器的傳熱效果越好,冷卻器的尺度,提出冷卻器的板片厚度在0.6~0.8mm,目前行業(yè)最薄的鈦板板片已經(jīng)達到0.4mm。板片再做薄對進(jìn)步換熱效果不會(huì )太顯著(zhù),而主要的是為了減少本錢(qián),降低材料的消耗,但薄板片在壓制后強度會(huì )相對減小。
  冷卻器進(jìn)步k值的主要方法之一是進(jìn)步板片兩側換熱介質(zhì)表面的流體擾動(dòng)程度。冷卻器的板片通常加工成人字波紋板。對于人字形波紋板片,人字角的大小對傳熱和流體阻力影響很大。人字角大的板片傳熱系數高、流體阻力亦大;反之人字角小的板片傳熱系數和阻力都低。120°人字角的波紋傳熱效果最好,角度越小或者變大,傳熱效率都會(huì )變低,通常的中心冷卻器與缸套水冷卻器采用120°人字角板片,以達到最大的換熱效果。
  在船用滑油冷卻器中,因為滑油的粘度高于水的粘度,假如全使用120°大夾角的板片會(huì )造成流體阻力大,而60°小夾角板片的傳熱系數低。因此滑油冷卻器往往使用2種板片混裝的方式,在充分利用答應壓降的情況下,這種稱(chēng)之為換熱混合設計,其換熱面積可達到最優(yōu)效果。
  流體在板間活動(dòng),其流速是不平均的,在主流線(xiàn)上的流速,約為均勻流速的4~5倍,在一個(gè)流程內每個(gè)流道的流速也不平均。為使流體在板間活動(dòng)時(shí),出于充分湍流狀態(tài),宜取板間的均勻流速0.3~0.8m/s。在阻力降容許的情況下取大值,以進(jìn)步對流傳熱膜系數,從而減小換熱面積,進(jìn)步換熱效率。通常按照給定的流速選擇出板片恰當的單片面積與長(cháng)寬比,這樣的選型方法是控制板間流速的樞紐因素。
結語(yǔ)
(1)通過(guò)冷卻器的傳熱模型分析出了影響冷卻器傳熱系數k值的幾個(gè)樞紐因素:傳熱膜系數α、板厚δ。而板片的特征長(cháng)度與板間的雷諾數Re決定著(zhù)傳熱膜系數α的大小。
(2)詳細分析了目前冷卻器板片(板片厚度、板片夾角和板間流速)的研究方向。
(3)經(jīng)由分析,在后續的工作中還需要依據傳熱學(xué)和流體力學(xué)的相關(guān)原理對冷卻器進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化。
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