在工业热能工程领域,板式蒸发器作为一种高效换热设备,广泛应用于制冷、化工等行业。传统的板式蒸发器设计和分析往往采用均匀流模型,这种模型假设流体(如制冷剂和水)在换热器的各个流道中均匀流动。然而,在实际应用中,由于换热器结构和运行条件的复杂性,流体的流动往往呈现出非均匀分布。杨昭和赵海波的研究正是针对这一现象,建立了一个更为精确的仿真模型,用以分析非均匀流动状态下板式蒸发器的性能。
在板式蒸发器中,非均匀分布流动的研究是一个重要的课题。均匀流模型忽略了流道中流量、压力和温度等参数的不均匀性,这可能导致设计的不准确和效率的低下。因此,本文提出的模型考虑了汽液两相流动中非均匀流量分布的情况,通过压力平衡来确定各流道中的流速,并逐流道求解,从而更准确地模拟实际工况。
为了构建这个模型,作者们建立了一个分布参数模型,并对制冷剂侧和水侧的流动特性进行了详细的研究。这个模型涉及的质量守恒、动量守恒、能量守恒方程,以及壁面换热模型,共同构成了一个复杂但功能强大的数学模型。通过这个模型,研究者可以计算并分析制冷剂和水在板间流道中的流量、压力和温度分布,进而评估换热效率和压降性能。
为了验证非均匀分布模型的优势,文中还进行了均匀单流道模型与非均匀分布模型的对比分析。研究表明,非均匀分布模型更加符合实际工况,并且在精度上优于均匀模型。这种模型的提出,有助于换热器设计和优化分析,为工业提供更准确的仿真工具。
本文还提到了其他研究者对不均匀流量分布板式换热器模型的研究成果,比如M.K.Bassiouny和H.Martin的工作,他们建立了U型和Z型的不均匀流量板换模型,并提供了流量分布和总压降的分析解。B.PrabhakaraRao等人则基于这些模型,研究了流量不均匀对板换传热和压降性能的影响。赵镇南研究了制冷剂量不均匀分布对板换冷凝换热性能的影响。这些研究为本文的研究提供了理论基础和技术支持。
数学模型的建立过程中,作者们做了若干假设,包括不考虑进出口流道的摩擦损失和热交换,不考虑两侧板与外界环境的换热,制冷剂和水在板间流道内为准一维流动,不考虑流体径向传热等。这些假设是为了简化计算,但在实际应用中可能需要根据具体情况做适当调整。
模型的建立为板式蒸发器性能的详细分析提供了工具,可以计算出流量、压力、温度等参数在板间流道内的分布,从而为设计和优化提供数据支持。此外,本文还给出了详细的进口流道、板间流道、出口流道的模型,并且说明了如何根据压力平衡确定各流道流速,进而逐流道求解模型的详细过程。最终,作者证明了非均匀分布模型在模拟板式蒸发器流动状态时的优越性,这将对提高换热器设计的准确性和效率产生积极影响。