二次封头结构板翅式换热器出口温度分布的实验研究

　　二次封头结构板翅式换热器出口温度分布的，主要由空气回路和数据采集系统组成。空气回路系统由压缩机提供气源，经过总管流量计后分成两路，一路经过电加热器加热后进入换热器作为热侧气体，另一路直接进入换热器与热侧气体进行换热，并在板束出口分成30路，经过测试系统后放空。数据采集系统主要由传感器、采集板、采集程序及PC机组成，用来采集各路的流量和温度信号。温度传感器采用铜-康铜热电偶，允差等级是士a75，精度符合。为了实现对截面小流量和温度的测量，将试件的流动截面划分为30个小的区域如中所示，每个小区作为一个通道，可以进行小通道的流量和温度测量。

　　示。

　　St表示换热器截面通道温度分布的不均匀度，用来反映温度分布的离散程度，用数理统计上的标准方差表示为通道的平均温度值；-为通道数，这里为30. 2实验结果的分析与讨论2.1二次封头结构换热器出口截面温度分布的基本情况从可以看到，换热器出口截面温度分布有一定的规律性。在横向上温度分布沿着入口管轴线附近温度较高，逐渐向两边递减，基本呈对称分布，边缘区域温度较低，高温度与低温度相差3.4Q.这一现象与中横向物流分配的情况一致。在纵向上温度很明显地沿着来流方向先略有上升然后逐渐降低。近入口管处温度较高，远离入口管温度有显著的降低。结合物流分配情况，可以说明物流分配对换热器截面温度分布起主导作用，并且主要表现在横向上，而在纵向上除了流量的影响外，受轴向、周向等其他导热因素影响也不可忽略。

　　2.2雷诺数对换热器出口截面温度分布的影响塍的增大，换热器截面锢分配会越来越不均匀。

　　通过分析可知，流量分配不均会造成各部分传热不一致，从而导致换热器截面的温度分布不均匀。从、可以看到，在不同Re下，换热器截面横、纵向温度分布趋势与2.1节所分析的一致。随着Re的增大，冷流体30路出口的平均温度有所降低，温度分布更趋于不均匀。通过比较和计算可知：当Re=624时，T=49.42°C，Sr=a 183.这说明随着Re的增大，温度的不均匀度也逐渐增大，这与流量分配的变化趋势相一致。

　　904和1495）下重复上述实验，得到了与上述基本一致的变化规律。终得出了Re与St之间的关系曲线见。由可以看到，随着Re的增大，换热器出口截面温度分布不均匀度逐渐增大，充分说明随着Re的增大，物流分配的不均匀影响着温度分布的不均匀，两者都逐渐增大。

　　将Sr-Re进行线性拟合得到关系式如下表1列出了不同Re下温度分布不均匀参数的比较。可以看到，随着Re的增大，换热器出口截面温度范围在进一步扩大，不均匀度也逐渐增大，这充分说明流量分配的不均匀导致了温度分布的不均匀，影响了换热器的换热。

　　表1不同雷诺数下温度分布不均匀参数的比较3传热温差对板翅式换热器出口截面温度分布的影响为了考察传热温差对换热器出口截面温度分布的影响，在相同Re（624）及其他条件不变的情况下，固定冷流体进口温度为35. 2°C，改变热流体的进口温度达到改变传热温差的目的。这里定义温差at为热流体进口温度与冷流体进口温度的差值。

　　表示当At为25.3°C时的截面温度分布，冷流体平均温度为49.42°C，不均匀度为1.072.表示温差为35. 8和460°C时换热器截面的温度分布。冷流体平均温度为5215和56.98°C，不均匀度为1.338和1.689.由可以看出，温度分布随着传热温差的增大，出口平均温度升高，30路温度分布更趋于不均匀，出口大温度与小温度差值由4°C扩大到64工比值也逐渐扩大。表2反映了这一变化规律。这主要是因为温差增大会加剧大流量和小流量通道之间流体的换热差异，也会导致轴向、周向的导热量增大，使得换热器截面温度分布更加不均匀。

　　表2不同温差下温度分布不均匀参数的比较2.4与工业用普通封头结构换热器的比较在相同工况下，将本文的二次封头与工业用普通封头结构16进行了比较，分析发现物流分配特性对换热器截面的温度分布影响很大，在实验范围内，随着Re的增大，温度分布规律和流场分布规律相一致，不均匀度都逐渐增大。二次封头结构在改善截面流量分配的基础上使得温度分布也有很好的改善，有效地提高了换热器的换热效果。表3给出了两者的比较结果。

　　表32种封头结构的换热器温度分布不均匀度的比较普通封头二次封头通过对换热器整体效能的计算得出：在Re较小时，二次封头截面温度分布的不均匀度提高不很明显，仅为6左右，换热器效率也提高不大，而在Re较大（1 807）时，温度分布的不均匀度有显著改善，可以提高大约17，换热器效率增加7 左右。可见在大雷诺数下，采用二次封头结构有很大的实用价值。

　　3结论本文结合物流分配的不均匀性，对板翅式换热器进行了换热实验研究，确定了不同工况条件下的二次封头结构换热器出口截面温度分布的不均匀性，发现出口截面物流分配对温度分布的影响较大，在横向上表现尤为突出。Re不仅影响板束单元内部物流分配的均匀性，也是影响温度分布的重要因素。

　　分析得出了相关关系曲线。

　　在不同进口温度条件下对换热器温度分布的实验研究表明：冷热流体的传热温差越大，换热器截面的温度就越不均匀，小的传热温差可以改善换热器内部的温度分布。

　　与普通封头相比较的结果表明，二次封头结构不仅改善了换热器内部的物流分配特性，也改善了温度分布性能，尤其在Re较大（1 807）时，改善效果显著，换热器整体效能可增加7左右。