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sciencediret.com 文献名称 Modeling of plate heat exchangers with generalized configurations 作者 Jorge A.W. Gut, Jos_e M. Pinto 板式换热器建模广义的配置 摘要 一个数学模型,开发了用于衬垫板换热器的配置与广义稳态仿真算法的形式.配置是指由多个渠道,在每一方,流体的位置,连接位置和饲料通道流型的传球次数.这种模式的主要目的是研究换热器的性能配置的影响,并进一步发展为优化配置方法.模拟的主要结果是:在所有通道温度分布,热效能,总传热系数和压降分布.此外,总传热系数不变的假设进行了分析. 关键词:板式换热器;

数学建模;

换热器的配置 1.简介 对于被紧凑,易于清洁,高效,非常灵活,板式换热器的垫圈(苯丙氨酸)被广泛用于化学,食品和医药加工行业.板四角上的垫片形成一系列的平行流道,其中的液体交替流动,并通过金属模板换热.该板块的数目,穿孔,类型和垫片的位置和进出口位置的连接涵盖了板式换热器的配置特点,进一步确定了板内的气流分布. 流量分布可以并联,串联或任何其各种可能的组合. 简化的稳定状态中的一个板式热建模产生一个一阶线性常微分方程系统,包括各通道的能量平衡和所需的边界条件.主要假设如下:插件内流动的渠道,在整个交换过程中不断的总传热系数,渠道内流量均匀分布,无热损失,没有再流动方向的热交换.McKillop和Dunkley提出了这种基本的热模型, Masubuchi和Ito提出了一些常见的配置.RungeCKuttaCGill的积分法被用来解决系统方程. 整合是不容易的,因为边界条件的定义在不同的极端通道.热模型的近似解是由Settari和Venart以多项式的形式, Zaleski和Klepacka以指数形式分别提出的.这两种方法可能得到的精确解非常近似,但当流体热容量存在较大差异时,他们可能不可靠了. Kandlikar和Shah开发了一种方法来计算一个近似大型热交换器的热效应,那里的终板和流通的变化影响比较显著,因此可以忽略不计.在这种情况下,换热器根据已知的成效被分为一组相互关联的简单交换.Zaleski 和Jarzebski研究的该方程的矩阵形式系统的分析,研究了解决方案和Jarzebski和扎列斯基扎列斯基与安排一系列平行流换热器.由于该解决方案方法可能导致对特征值和特征向量的计算,数值问题,但不建议热交换器用大量通道. Kandlikar和Shah和乔治艾迪斯和MACchietto使用有限差分法对PHEs进行模拟.Kandlikar和Shah模拟并比较了几种配置.经查实,在实现更高的效益时,该交换流量和在流通通道安排的逆流通行流量是对称的(都有相同数量的通行流量).同样的结果在扎列Klepacka分析各种板式换热器热效率的配置时也可以得到. 非对称的配置可能会实现与之相平行流的流通渠道因此可以实现较低的热交换效率.然而,当有非常不同强度的液体流量或热量时,非对称配置应该根据不同的使用情况允许压力下降.在这种情况下,有没有严格的设计方法来选择最佳配置,这是比较常见的从热效率的角度来安排压降. 乔治艾迪斯和Macchietto提出了详细的板式造型,是用来制造巴氏杀菌奶用的,使得蛋白质模型与动态热模型配对.三种不同的配置比较,整体传热系数头所下降,经研究所得这是由商办块上粘粘的蛋白质引起的.该模型求解使用有限差分法,可以通过软件gPROMS实施. 根据作者的知识所知在公开的文献里对PHEs没有严格的设计方法,因为有的是壳管式换热器.这种设计 方法拥有主要的设备制造商们,适合只做为热交换器销售.作为例外,Shah和福克呈现了一个详细的分布设计程序来评估PHE的等级和尺寸,但是,受到并行流程安排的限制. 在上述的所有工作中,总的热传热系数在整个交换过程中被认为是不变.对于热模型而言有这样一个假设的结果,就是使用线性微分方程分析系统能在很大程度上简化的数学解决方案,不过,这种可能是对某些案件的整体系数而言的,比如说具有同等流量的流体流动的那一系列. 这项工作的目的是呈现建模受检框架,这对于任何配置都是适用的.发展这种模式的目的是研究影响换热器性能的配置以及为进一步更为严格的配置选择一个最优的方案.整体换热器传热系数的变化也在这项研究工作中,是关于常量值的假设. 本文的结构如下所示:第一,根据Pignotti和Tamborenea工作,不同的配置与同等配置的参数化的概念被提出来.此外对对受检数学建模的开发导致奇形式的简化和要求的严格.因为它是一个不可能产生的模型,而是一个明确了配置参数的函数,是以算法的形式开发出的数学建模.如最后一个仿真例子所示,凡是对总的传热系数不变的假设都进行了分析. 2.配置参数 受检的配置根据详细的信息定义,使得该设备的组成包括固定的和可移动的监视之间的联系,每块板的封闭和开放的端口,每个垫片的类型和位置,为了描述这样的配置,会使用六种不同的参数:Nc,Q,P',P",,