大型空分板翅换热器性能强化的逐流段设计方法

来源：机械工程学报杂志2015年第9期北京时间：

作者：徐敬华, 张树有, 谭建荣

单位：浙江大学流体传动及控制国家重点实验室

摘要：板翅式换热器是空气分离系统中实现冷凝、液化、蒸发等热量交换的关键装备，具有小温差不稳定传热、二次传热、允许阻力小、多股流物性变化激烈的显著特点。已有设计方法难以解决大型化引起的通道负荷不均、通道偏流失匀、工质流阻增加、换热效率下降问题。为此，提出了一种大型空分板翅换热器性能强化的逐流段设计方法。根据空分工艺流程，按多股流质量流速确定其流道数，沿外侧隔板正向逐通道选择可排流体，通过标准正态分布概率随机预设定初始排列，对反向有限个通道重排实现排列回溯，以累积换热负荷峰值、方差和范数为综合判据，在全通道可行排列集合中，确定多股流通道最优排列，满足了换热器大型化对通道多股流换热高均匀性的要求。在纵向传热与横向传热方向建立热平衡方程组，实现换热器多股流间单叠与复叠传热的逐流段设计，提高了长流道换热器参数的设计精度。进行换热器芯体传热与流阻性能的物理试验，比较不同翅片、不同排列的换热器芯体性能，对冷热流间相互传热的逐流段校核设计方法进行验证。所提出的方法已应用于八万等级大型化空分换热器研制。

关键词：传热与流阻试验,大型板翅换热器,低温空气分离成套装备,多股流通道排列,性能强化的逐流段设计；

基金资助：国家重点基础研究发展计划(973计划，2011CB706506)、国家自然科学基金青年基金(51005204，51375012)、浙江省自然科学基金(Y13E050014)和国家科技计划(2013IM030500)资助项目