2021-4-19    来源：    作者：  浏览次数：1650

板式换热器的发展已经有100多年的历史．早在1878年德国就发明了板式换热器并获
得了专利．至1886年法国M．Melanin首次设计出沟道板板式换热器，并用于葡萄酒的灭
菌。1923年APV公司的R．Seligman，成功的设计了可以成批生产的板式换热器，开始时
使用很多铸造的青铜版片组合在一起。1930年以后才有用不锈钢或铜薄板压制的波纹板
片板式换热器，板片的周围用垫圈密封，从此板式换热器的板片从沟道板的形式跨入了
现代用薄板压制的波纹板式，为板式换热器的发展奠定了基础。早期的板式换热器大多
应用在牛奶灭菌或是啤酒的加工中，APV公司1923年就开始生产用于牛奶的高温短时灭
菌器。英国、丹麦、瑞典等国家，在上世纪30年代后，对板式换热器的发展都起了重要
的作用．1928年Peach&Silkborg公司制造了第一台板式换热器，1932年Delavan公司设
在德国的子公司也制造了板式换热器。通过应用实践，人们加深了对板式换热器优越性
的认识，随着应用领域的扩大和制造技术的进步，板式换热器的发展加快，目前已经成
为重要的换热设备．近几十年来，板式换热器多数用人字形板片，所以大多数研究也是
针对人字形波纹。w．W．Fouke对人字形板式换热器所作的研究最有说服力，也最具有
权威性．他采用有限扩散电流技术(DLCT)，并通过类比关系来估计传热速率，实验发现：
(1)在波纹倾角达到60°\u20197X前，摩擦因数／和传热的科尔本j因子均随倾角增大而迅速升
高。当 =60°\u65374X80°\u26102X，f与J仍然呈上升趋势，但速度减缓。倾角在70°\u19968X80°时，
摩擦因数和传热同时具有极大值．(2)主要流动形式有两种，如图1．3所示．在倾斜角
未达到60°\u26102X流动状态为两组十字交叉流，即流体先在一侧板上沿沟槽流动，当达到板
的边缘处时，像被反射似的折转到通道另一个板片的沟槽中流向另一边缘。于是，每股
流体在沟槽中流动时均受到相对板片上流体作用的切向力．当 为45 °时，该切向力
与流动方向垂直．正是这个力导致了流体沿沟槽的二次涡旋运动，这一运动形态是板式
换热器强化传热的基本驱动因素。应注意到： 大于45°\u26102X，切向力的一个分量与主流
是反向的．可以认为，这是传热和阻力均随倾角增长的内在原因之一．当波纹倾斜角达
到80°\u38468X近时，流体仍主要沿沟槽流动，但折返点不再出现于板片左右两侧，而是发生
在波纹的触点。流动呈连续的并行小波纹状，文献中称这种流动形态为曲折流(zip—
zap)．一般认为两股交叉流动在相反方向上的互相拖曳作用最终导致了在倾角80°\u38468X近
流动形态的根本改变。 
   阻力较大一直是限制板式换热器使用范围的一个主要因素，因此对板式换热器进行
压力分布和阻力特性研究有着重要意义。Rein hard Werfel和NikolaiOstrowski采用实
验的方法对人字形板式换热器中的压降进行了研究，指出变负荷和波纹板的几何参数是
影响板式换热器性能的基本原因，以及在狭窄波纹板间绝热两相系统中湍流环境下存在
剪切控制流。Jorge A．w．Gut和Jose M．Pinto建立了基于通用结构的板式换热器的数
学模型，通过提供流道数目，板两侧流动状态，流动区域和流动的类型等条件，可以计
算得到在整个流道中的温度分布，换热系数和压力降。 
在进行板式换热器的设计时，通常假设流体在板式换热器中是均匀分布的。但实际
上，板式换热器中的流体并不是均匀分布的，流体的分布不均也是影响板式换热器的一
个重要因素。B．PrabhakaraRao，P．Krishna Kumar等人对板式换热器中流体的非均匀
分布做了研究并指出，在板式换热器中假设各流道中流率相等和实际实验所得结果相比
有很大的误差，并在此基础上考虑流体的非均匀分布提出新的计算模型，新模型的计算
结果和实验结果较吻合．Anil Kumar Dived和Seri KumarDas针对板式换热器中流动的
变化也提出了新的理论模型，并从所得结论中揭示板式换热器中的非均匀流动对其换热
性能有较大影响。 
速度场可视化技术是观察复杂几何形状通道内流体流动的一种有效方法20世纪80年代
初，E．M．Sparrowf211曾采用萘升华技术对波纹槽道的流动进行了二维速度场可视化，
但由于萘升华技术中萘蒸气压对可视化及传热结果的影响难以修正，目前已经较少采
用．P．Vlasogiannist用气水混合物做冷介质通过高速摄像机测得了流体的流动情况，
发现不同速度下的气水混合物的传热系数比相同情况下液体流过时的传热系数高的多，
特别当冷介质中的水流速低于0．025m／s时，气体流动覆盖了整个流道，而受气体剪切
的液体水则在流道的低层做溪状流动，这时的换热效果最好。Yasar Islamoglu对空气
通过水平平直波纹板实验，测试不同流道高度对换热-9流动阻力的影响，发现Mussel数
随着流道高度的增加而增大，但同时压力梯度降低，摩擦系数增大，总体换热效果并不
好，得出低流道高度换热效果更好。 

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