一种扩散焊紧凑式换热器板片结构综合性能评价方法技术

本发明专利技术涉及一种扩散焊紧凑式换热器板片结构综合性能评价方法。本发明专利技术对于相同板片上采用相同截面通道，在通道结构满足强度计算要求前提下，计算直通道和异形通道板片的面积有效利用度；采用相同测试条件，测试直通道和异形通道板片结构的传热与流动性能指标，以直通道有效面积利用度和传热与流动性能指标为基准，对异形通道板片结构进行综合性能评价。本发明专利技术可用于指导扩散焊紧凑式换热器板片结构优化设计，实现扩散焊紧凑式换热器节能高效与高紧凑度的和谐统一。

【技术实现步骤摘要】
一种扩散焊紧凑式换热器板片结构综合性能评价方法
本专利技术属于换热器性能评价
，特别涉及一种扩散焊紧凑式换热器板片结构综合性能评价方法。
技术介绍
在浮式天然气装置、海洋平台、新一代核反应堆、氢能领域，要求换热器具有高传热系数的同时阻力损失尽可能小，且具有高紧凑度。强化传热的同时，阻力损失也会显著增加，此时传热元件的热力性能评价已较为复杂。与此同时，目前扩散焊紧凑式换热器制造工艺的制造能力限定了其板片尺寸最大为600mm(长)×1500mm(宽)，有限的板片尺寸更加凸显面积利用率的重要性。而将面积利用率指标考虑在内的换热器性能评价方法未见公开报道。现有的换热器及传热元件性能评价方法普遍采用的是基于换热器及传热元件热工性能和流体阻力特性通用测定方法，获取传热特性指标努塞尔数Nu与流体雷诺数Re之间的关系，以及阻力特性指标欧拉数Eu与流体雷诺数Re之间的关系。但是采用通用测定方法仅能获取传热特性、阻力特性单一性能指标，并且未考虑板片面积有效利用度，即扩散焊紧凑式换热器的紧凑度指标无法衡量。同样，采用维持换热功率、换热面积、换热负荷三个因素中的两因素不变，比较第三因素的变化趋势的方法以及采用火用分析方法、能级分析法、熵分析法进行传热性能评价，均未考虑紧凑度指标。以上对于扩散焊紧凑式换热器结构性能评价方法，无法指导设计人员实现换热器高效传热协同阻力损失与高紧凑度的和谐统一的目标。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种扩散焊紧凑式换热器板片结构综合性能评价方法。为了实现本专利技术的目的，本专利技术采用了以下技术方案：一种扩散焊紧凑式换热器板片结构综合性能评价方法，包括以下步骤：S1、以特定截面直径的直通道板片为基准，测试所述直通道板片的传热性能与阻力特性，获得所述直通道在一定工况下的努塞尔数Nu直通道以及阻力损失ΔP直通道；在相同测试条件下，测试异形通道板片的传热性能与阻力特性，获得所述异形通道在上述相同工况条件下的努塞尔数Nu异形通道以及阻力损失ΔP异形通道，所述直通道与所述异形通道截面直径相同；计算所述直通道板片的面积有效利用度ε直通道：所述S直通道投影面积指所述直通道在所述直通道板片上的投影面积；计算所述异形通道板片的面积有效利用度ε异形通道：所述S异形通道投影面积指所述异形通道在所述异形通道板片上的投影面积；S2、计算所述异形通道板片相对于所述直通道板片的传热性能强化因子eNu：计算所述异形通道板片相对于所述直通道板片的阻力性能增大因子ef：计算所述异形通道板片相对于所述直通道板片的面积有效利用度降低因子eA：S3、计算所述异形通道板片相对于所述直通道板片的综合性能指标iA：进一步，所述异形通道为Zig-Zag通道或矩形通道或梯形通道。本专利技术的有益效果在于：本专利技术考虑因素全面，操作性强，可指导设计人员在满足工艺条件的前提下，综合考虑高效传热、阻力损失和紧凑度。对于相同板片上采用相同截面通道，在通道结构满足强度计算要求前提下，计算直通道和异形通道板片的面积有效利用度；采用相同测试条件，测试直通道和异形通道板片结构的传热与流动性能指标，以直通道有效面积利用度和传热与流动性能指标为基准，对异形通道板片结构进行综合性能评价。本专利技术可用于指导扩散焊紧凑式换热器板片结构优化设计，实现扩散焊紧凑式换热器节能高效与高紧凑度的和谐统一。附图说明图1为一种直通道板片的结构示意图。图2为第一种异形通道板片的结构示意图(Zig-Zag通道弯折过渡)。图3为第二种异形通道板片的结构示意图(矩形通道)。图4为第三种异形通道板片的结构示意图(梯形通道)。图5为第四种异形通道板片的结构示意图(Zig-Zag通道圆弧过渡)。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术技术方案做出更为具体的说明：参照图1所示，本专利技术提供的特定截面直径的直通道板片：板片长度L，板片宽度为W；直通道板片上直通道截面为半圆形，直径为D；相邻直通道之间的距离即肋宽为t，t为保证强度要求的最小值。参照图2所示，本专利技术提供的异形通道板片，板片长度L，板片宽度为W；具有与图1所示直通道相同的通道截面，通道截面为半圆形，通道直径为D；肋宽为t，由于异形通道布置导致肋宽不同时，根据强度计算要求肋宽最小值为t。以下是一种扩散焊紧凑式换热器板片结构综合性能评价方法，包括以下步骤：S1、以特定截面直径的直通道板片为基准，测试所述直通道板片的传热性能与阻力特性，获得所述直通道在一定工况下的努塞尔数Nu直通道以及阻力损失ΔP直通道；在相同测试条件下，测试异形通道板片的传热性能与阻力特性，获得所述异形通道在上述相同工况条件下的努塞尔数Nu异形通道以及阻力损失ΔP异形通道，所述直通道与所述异形通道截面直径相同；计算所述直通道板片的面积有效利用度ε直通道：所述S直通道投影面积指所述直通道在所述直通道板片上的投影面积；计算所述异形通道板片的面积有效利用度ε异形通道：所述S异形通道投影面积指所述异形通道在所述异形通道板片上的投影面积；S2、计算所述异形通道板片相对于所述直通道板片的传热性能强化因子eNu：计算所述异形通道板片相对于所述直通道板片的阻力性能增大因子ef：计算所述异形通道板片相对于所述直通道板片的面积有效利用度降低因子eA：S3、计算所述异形通道板片相对于所述直通道板片的综合性能指标iA：下面结合一个具体的计算实施例，通过对扩散焊热交换器板片结构综合性能评价的具体实施过程，进一步的阐明如何利用本专利技术所述评价方法来指导设计人员进行异形通道板片的优化设计工作。S1、以200mm(长)×30mm(宽)×1.5mm(厚)板片为例，通道直径1.8mm，肋宽最小厚度0.7mm。在保证最小肋宽的前提下，进行直通道和异形通道布置，计算获得ε直通道、ε异形通道和eA。S2、在相同测试条件下，对相同截面特征参数的直通道板片和异形通道板片传热性能与阻力特性进行测试，获得所述直通道和异形通道在上述相同工况条件下的努塞尔数以及阻力损失，并进行计算获得eNu和ef；S3、计算所述异形通道板片相对于所述直通道板片的综合性能指标iA。以上计算结果如表1所示。综合性能指标大小顺序为：Zig-Zag通道弯折过渡>直通道>梯形通道>矩形通道>Zig-Zag通道圆弧过渡。表1：板片面积有效度因子、传热与阻力性能因子以及综合性能指标本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种扩散焊紧凑式换热器板片结构综合性能评价方法，其特征在于包括以下步骤：S1、以特定截面直径的直通道板片为基准，测试所述直通道板片的传热性能与阻力特性，获得所述直通道在一定工况下的努塞尔数Nu直通道以及阻力损失ΔP直通道；在相同测试条件下，测试异形通道板片的传热性能与阻力特性，获得所述异形通道在上述相同工况条件下的努塞尔数Nu异形通道以及阻力损失ΔP异形通道，所述直通道与所述异形通道截面直径相同；计算所述直通道板片的面积有效利用度ε直通道：

【技术特征摘要】
1.一种扩散焊紧凑式换热器板片结构综合性能评价方法，其特征在于包括以下步骤：S1、以特定截面直径的直通道板片为基准，测试所述直通道板片的传热性能与阻力特性，获得所述直通道在一定工况下的努塞尔数Nu直通道以及阻力损失ΔP直通道；在相同测试条件下，测试异形通道板片的传热性能与阻力特性，获得所述异形通道在上述相同工况条件下的努塞尔数Nu异形通道以及阻力损失ΔP异形通道，所述直通道与所述异形通道截面直径相同；计算所述直通道板片的面积有效利用度ε直通道：所述S直通道投影面积指所述直通道在所述直通道板片上的投影面积；计算所述异形通道板片的面积有效利用度ε异形...

【专利技术属性】
技术研发人员：于改革，陈永东，吴晓红，刘孝根，姚志燕，李雪，霍中雪，
申请(专利权)人：合肥通用机械研究院，
类型：发明
国别省市：安徽,34