错排孔板封头的研究

在对板翅式换热器内部物流分配研究的基础上，研究了错排孔板型结构封头对板翅式换热器出口流动与换热的影响。通过实验与工业用基本型封头对比，结果表明错排孔板型封头能够明显地换热器出口截面流量和温度分布的不均匀性。在Re=2 000时换热器的出口流量分布不均匀度大幅度地下降;而在数较大情况下，能显著地温度分布的不均匀性。 

1实验系统及内容

    实验系统采用空气作为实验工质，逆流方式布置。实验系统如图1所示，主要由空气回路系统和数据采集系统组成。实验研究的对象是经过模化结构的目前开封空分厂正在使用的板翅式换热器和导流体。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，如文献[3]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。

    为实现针对不同封头的对比实验，实验中换热器主体部分即热端为安装固定的基本型封头，而冷端为可拆装的不同结构的封头。文献[4]根据对基本封头的计算结果，在封头内部高度一半的地方加入一块带有不均匀孔的挡板，提出了带孔板的封头结构。理想情况下，孔的面积和通过孔的流体流速可以达到∫vdA=常数。使得流体在到达封头出口前，就已经进行均匀分配，从而达到封头内部物流分配的目的。

    中图分类号：TK 124文献标识码：

    板翅式换热器具有结构紧凑、传热等特点，与传统的管壳式换热器相比，其传热效率提高20%_30%，成本可降低50%，现已广泛应用于空气分离、石油化工、航空航天等。然而由于板翅式换热器设计、制造及结构的不合理造成换热器内部物流分配和温度分布不均匀，而其又是影响板翅式换热器换热效率的主要因素。针对物流分配、温度分布引起换热器效能的影响因素，文献[3]研究发现物流分配的不均匀性主要发生在封头部分，而导流片部分的不均匀性，主要由封头的来流不均匀所引起，因而研究封头结构对板翅式换热器流动和换热的影响具有重要意义。

    提出和设计了错排孔板型封头结构，本文主要研究错排孔板封头和工业用基本封头对换热器内部物流分配及温度分布的影响。