【摘要】：現(xiàn)有的船用海水淡化設(shè)備存在尺寸大、貴重金屬耗費多造成的制造成本高的問題,這限制了海水淡化設(shè)備在船舶上的應(yīng)用。針對這一問題,本文提出了一種一體化三合一板式海水淡化板片的設(shè)計思路。根據(jù)蒸發(fā)器的結(jié)構(gòu)的特點,在蒸發(fā)器進(jìn)出口之間設(shè)置導(dǎo)流的分隔條。并采用數(shù)值模擬的方法研究了不同結(jié)構(gòu)的分隔條對于板式換熱器壓力降和換熱能力影響規(guī)律,通過實驗驗證了數(shù)值模擬的準(zhǔn)確性。另外采用性能評價因子對各個分隔條結(jié)構(gòu)性能進(jìn)行評價。本文還通過實驗研究了不同工況下的板式海水淡化裝置的性能。得到了下列結(jié)論:(1)初始結(jié)構(gòu)在遠(yuǎn)離進(jìn)出口的區(qū)域存在一部分的“流動死區(qū)”,這證明了進(jìn)出口之間用來引導(dǎo)流體的分隔條的結(jié)構(gòu)形狀存在缺陷。(2)變長度方案下,Nu數(shù)隨著分隔條長度的增大而增大,壓力降也隨著長度的增大而增大,且呈階梯狀的增大趨勢。在計算工況范圍內(nèi),Nu數(shù)共增大了12.9%,壓力降總共增大了66.2%;變角度方案下,Nu數(shù)在120°時存最大值,在120°后小幅減小;壓力降也在120°左右存在最大值;隨著轉(zhuǎn)折長度不斷增大,Nu數(shù)和壓力降的數(shù)值都增大;根據(jù)得到的長度和角度的規(guī)律設(shè)計了一種寬度漸變的圓弧頭分隔條結(jié)構(gòu),Nu數(shù)和壓力降都有所提高。并且圓弧頭分隔條方案PEC最大。(3)在實驗研究中,熱水溫度和熱水流量的增大對于系統(tǒng)產(chǎn)水量是有益的,但是溫度比流量對于系統(tǒng)的影響更大;海水流量增大也會使產(chǎn)水量增大;在不改變總流量的前提下,減小板片會增大系統(tǒng)的產(chǎn)水量,但是受限于產(chǎn)水質(zhì)量的因素,板片數(shù)量不應(yīng)該少于60片。
【圖文】：

適合于海水淡化的三合一新型換熱器板片設(shè)計及分析換熱器，并隨之開始批量生產(chǎn)，板式換熱器材真正地在我國應(yīng)用開來。進(jìn)入新世紀(jì)以經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，對各類生產(chǎn)設(shè)備的需求增大，在此背景下，板式換熱器技術(shù)迅速發(fā)展。板式換熱器相比管式換熱器，是高效而緊湊的。這是因為它由許多薄的金屬板片疊放成，如圖 1.1 板片疊放示意圖（a）所示。相鄰板片波浪狀的波紋形成了許多復(fù)雜截面流道，如圖 1.1（b）所示，這些復(fù)雜流道增加了流體流動時的擾動，從而能夠容易地諾數(shù)下形成復(fù)雜的二維或三維流動，一般認(rèn)為圓管內(nèi)的臨界雷諾數(shù)為 2300，而板式換界雷諾數(shù)大約在 100 到 400[3]。板式換熱器相比于管殼式換熱器，具有換熱系數(shù)大、保養(yǎng)方便、不易結(jié)垢的優(yōu)點。在同一壓力損失下，換熱系數(shù)比管殼式換熱器大 2 倍，卻只有管殼式換熱器的一半[4]，板式換熱器有更大額定單位體積的傳熱面積，約為 200~3。同時，板式換熱器使用靈活，可以按照需求增減板片數(shù)量或改變流程，，也可以加裝現(xiàn)多種流體之間的換熱。早期換熱器受到工作壓力和溫度的限制，不過隨著近些年來，板式換熱器的運行工況范圍已經(jīng)有大幅度提高目前已有可耐 8Mpa，最高可耐溫 100號[5]。正是由于這些優(yōu)點，板式換熱器在諸多領(lǐng)域有取代管式換熱器的趨勢。正是因為國外的知名海水淡化設(shè)備制造廠商也都在開發(fā)、制造基于板式換熱器的新型海水淡化設(shè)

貌荒

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