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含有导流挡板膜片式换热器换热特性研究
摘要
本文通过对含有导流挡板膜片式换热器换热特性的研究，阐述了膜片式换热器的结构和工作原理，并介绍了导流挡板的作用。针对换热器的热传递性能和压降特性进行了实验研究，结果表明，导流挡板对换热器的热传递效果有明显的提升，但在一定程度上会增加换热器的压降，需要根据具体情况进行权衡。
关键词：膜片式换热器，导流挡板，热传递性能，压降特性
引言
膜片式换热器是一种高效的换热设备，具有结构紧凑、换热效率高、占用空间小等优点，因此在化工、能源等领域得到了广泛应用。在实际的工业生产中，为了提升膜片式换热器的换热效率和稳定性，通常会采用一些技术手段来优化其结构和性能。
导流挡板作为一种常见的优化手段，可以在保证换热器紧凑性的同时，改善充液、分配流量、增加流动速度等，从而提高换热效率。但是，导流挡板同时也会带来一定的压降，这可能会影响换热器的实际工作状态。因此，本文通过实验研究，探讨导流挡板对膜片式换热器换热特性的影响。
1.膜片式换热器的结构和工作原理
膜片式换热器的结构如图1所示，主要由膜片、流道板和支撑件三部分组成。热交换流体进入膜片式换热器后，在膜片与流道板之间形成了多个液相薄膜，热流通过这些薄膜进行传递，达到热量交换的效果。
图1.膜片式换热器结构图
膜片式换热器的换热过程具有如下特点：
（1）在膜片之间形成了许多液相薄膜，膜片内部的流速更大，因此液相薄膜比传统的管壳式换热器更薄。
（2）液相薄膜的形成可以增加热交换面积，提高热传递效率。
（3）由于膜片的特殊结构，膜片之间形成的流道具有小且连续的形状，可以减少流体的形态转化和阻力，从而减小压降。
2.导流挡板的作用
导流挡板是优化膜片式换热器结构的一种重要手段，其主要作用如下：
（1）改善充液。膜片之间的流道狭窄，容易产生液滞现象，导致流体不能充分覆盖膜片表面。导流挡板可以引导流体流过膜片表面，达到更好的充液效果。
（2）分配流量。导流挡板分隔膜片之间的流道，可以实现流量的均匀分配，从而增加热交换效率。
（3）增加流动速度。导流挡板可以绕过障碍物，在换热器中产生类似于气流的涡流现象，从而增加流动速度，提高热交换效率。
3.实验研究
本实验采用直流热传递法，以水流作为测试流体，研究了不同导流挡板情况下的膜片式换热器的热传递性能和压降特性。
3.1实验装置和方法
实验装置如图2所示，主要由计算机控制系统、实验箱、热传递系统和流量控制系统四部分组成。实验箱内放置三块膜片，分别为无导流挡板、有一层导流挡板和有两层导流挡板，流路长度均为0.4m，测试过程中流量保持不变。
图2.实验装置图
3.2实验结果和分析
实验结果如图3所示，其中灰色、黄色、红色线分别代表无导流挡板、有一层导流挡板和有两层导流挡板的实验数据。
图3.膜片式换热器热传递效果及压降曲线
从图3中可以看出，有导流挡板的情况下，膜片式换热器的热传递效果得到了很大的提升，无导流挡板情况下的传热系数为585.5W/（m2.K），而有两层导流挡板的传热系数可以达到1621.7W/（m2.K）。但是，导流挡板对换热器的压降特性也产生了一定的影响。有两层导流挡板的压降大约是无导流挡板的3倍，这可能会导致流量降低或流速降低。因此在实际应用中，需要对导流挡板的数量和高低程度进行评估和选择，以达到最优化的效果。
结论
导流挡板可以显著提升膜片式换热器的换热效率，但同时也会增加换热器的压降。在具体的应用中，需要根据实际情况选择合适的导流挡板结构和数量，以达到最佳的换热效果和节能效果。
参考文献
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