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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(shè)備對全船的安全運(yùn)行起到樞紐的作用。它的結(jié)構(gòu)相對其他設(shè)備較為簡樸，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(jī)缸套水、滑油冷卻器以及中心冷卻器。幾十年來得到了很大的發(fā)展。各大廠家都將精力放在如何進(jìn)步冷卻器的換熱效果上。
因?yàn)槔鋮s器的板片結(jié)構(gòu)直接影響了冷卻器的機(jī)能。本文將對現(xiàn)有的冷卻器的一系列板片參數(shù)對冷卻器機(jī)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(shù)的表達(dá)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(dá)到0.4mm。板片再做薄對進(jìn)步換熱效果不會太顯著，而主要的是為了減少本錢，降低材料的消耗，但薄板片在壓制后強(qiáng)度會相對減小。
冷卻器進(jìn)步k值的主要方法之一是進(jìn)步板片兩側(cè)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(shù)高、流體阻力亦大；反之人字角小的板片傳熱系數(shù)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(dá)到最大的換熱效果。
在船用滑油冷卻器中，因?yàn)榛偷恼扯雀哂谒恼扯龋偃缛褂?20°大夾角的板片會造成流體阻力大，而60°小夾角板片的傳熱系數(shù)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(yīng)壓降的情況下，這種稱之為換熱混合設(shè)計(jì)，其換熱面積可達(dá)到最優(yōu)效果。
流體在板間活動(dòng)，其流速是不平均的，在主流線上的流速，約為均勻流速的4~5倍，在一個(gè)流程內(nèi)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(shù)，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(dāng)?shù)膯纹娣e與長寬比，這樣的選型方法是控制板間流速的樞紐因素。
結(jié)語
（1）通過冷卻器的傳熱模型分析出了影響冷卻器傳熱系數(shù)k值的幾個(gè)樞紐因素：傳熱膜系數(shù)α、板厚δ。而板片的特征長度與板間的雷諾數(shù)Re決定著傳熱膜系數(shù)α的大小。
（2）詳細(xì)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(xù)的工作中還需要依據(jù)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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