劉家瑞， 趙 巍， 黃曉東， 張 華， 余曉明

（1.上海理工大學(xué) 能源與動(dòng)力工程學(xué)院，上海200093；2.東莞埃歐熱能技術(shù)有限公司，廣東東莞523053）

板殼式換熱器是在板式換熱器與管殼式換熱器 的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的一種新型換熱設(shè)備，最初形式的板殼式換熱器可以稱為板管型板殼式換熱器，主要由板管束和殼體2部分組成，將板條焊接成包含扁平流道的板管，板管相互連接形成板管束，這種換熱器的端面一般為圓形，也可設(shè)計(jì)成四邊形和六邊形等.與板管型板殼式換熱器不同，導(dǎo)孔型板殼式換熱器是現(xiàn)在行業(yè)中應(yīng)用的主要形式，是一種新型緊湊高效換熱器，廣泛應(yīng)用于化工和制冷等行業(yè).它由板束和殼體組成，由圓形板片焊接成圓柱狀板束.板殼式換熱器作為板式換熱器與管殼式換熱器的綜合體，一方面繼承了板式換熱器傳熱系數(shù)大、結(jié)構(gòu)緊湊的優(yōu)點(diǎn)，克服了密封性差、耐壓能力低的缺點(diǎn)；另一方面吸收了管殼式換熱器傳熱性能好、平均溫差大的優(yōu)點(diǎn)，摒棄了端部溫差大、占地面積大的缺點(diǎn).

因此，板殼式換熱器受到越來(lái)越多的關(guān)注，但是目前針對(duì)板殼式換熱器的研究卻十分有限.史秀麗等［1－4］主要在板殼式換熱器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、技術(shù)進(jìn)展及發(fā)展前景方面進(jìn)行了初步研究.陳武濱等［5－6］探討了導(dǎo)孔型板殼式換熱器的流動(dòng)與傳熱特性，并利用數(shù)值模擬對(duì)其進(jìn)行分析驗(yàn)證.而有關(guān)導(dǎo)孔型板殼式換熱器傳熱準(zhǔn)則關(guān)系式的研究，也僅孫以苓等［7］在波面板殼式換熱器的開(kāi)發(fā)與研究過(guò)程中有所涉及.筆者曾對(duì)板殼式換熱器進(jìn)行過(guò)初步研究，但這僅證明利用板式換熱器的研究方法求解傳熱準(zhǔn)則關(guān)系式是可行的［8］.然而傳熱準(zhǔn)則關(guān)系式在換熱器熱力計(jì)算中是無(wú)可替代的，直接關(guān)系到傳熱系數(shù)的求取，間接影響到換熱面積和成本費(fèi)用，因此對(duì)傳熱準(zhǔn)則關(guān)系式進(jìn)行研究就顯得尤為必要［9］.筆者通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究了不同流程組合板殼式換熱器的傳熱準(zhǔn)則關(guān)系式，一方面在一定程度上彌補(bǔ)了板殼式換熱器在傳熱準(zhǔn)則關(guān)系式研究方面的欠缺，也為后續(xù)的相關(guān)研究提供了一種思路和方法上的借鑒；另一方面正確擬合傳熱準(zhǔn)則關(guān)系式可以為設(shè)計(jì)、生產(chǎn)及使用提供可靠依據(jù)，具有一定的應(yīng)用價(jià)值.

1 換熱器結(jié)構(gòu)與實(shí)驗(yàn)裝置

1.1 導(dǎo)孔型板殼式換熱器結(jié)構(gòu)

采用導(dǎo)孔型板殼式換熱器（以下簡(jiǎn)稱板殼式換熱器），其核心部分是板束，板束由若干相同結(jié)構(gòu)的板片焊接而成，板殼式換熱器采用的換熱元件為圓形波紋板片，波紋板片兩側(cè)分別開(kāi)圓孔（即導(dǎo)孔），相鄰板片翻轉(zhuǎn)后將外圓邊緣焊接形成芯體，芯體間由導(dǎo)孔內(nèi)圓邊緣焊接，焊接位置見(jiàn)圖1.板束由密封膠條包裹，預(yù)留殼程通道后用阻流板包裹并焊接成一體，板束兩側(cè)分別用2塊薄板壓緊，起到防止介質(zhì)泄露的作用.板束放置在圓柱狀筒體內(nèi)，在殼程阻流板與筒體間的通道兩側(cè)焊接導(dǎo)流塊，既起到固定板束的作用，又能夠引導(dǎo)介質(zhì)流動(dòng).板程出入口接管焊接在板束兩側(cè)的擋板上，延伸出筒體，而殼程出入口接管則焊接在筒體壁面上.在流程有需要時(shí)，通常在板間設(shè)置折流片.

圖1 板片焊接處示意圖Fig.1 Location of weld joints for PSHE

圖2 為板殼式換熱器的結(jié)構(gòu)與流動(dòng)示意圖.波紋板片導(dǎo)孔焊接后形成板程流道，而每2片波紋板片間形成流道，冷熱流體由板程入口接管流入導(dǎo)孔通道后分布到各個(gè)板間流道.殼程通道由板束與筒體間所夾的空間形成，并通過(guò)導(dǎo)流塊約束范圍，流體通過(guò)殼程入口接管流入通道內(nèi)后，繞過(guò)板程角孔流入流道內(nèi).冷熱流體分別在相鄰流道內(nèi)流動(dòng)，通過(guò)板片進(jìn)行熱量交換，流體由于受到波紋流道的強(qiáng)烈擾動(dòng)，在網(wǎng)狀流道中不斷改變流動(dòng)方向，在較低流速下就能夠達(dá)到湍流狀態(tài)，發(fā)生對(duì)流換熱［10］.

圖2 板殼式換熱器結(jié)構(gòu)與流動(dòng)示意圖Fig.2 Structural and flow diagram of PSHE

1.2 實(shí)驗(yàn)裝置

實(shí)驗(yàn)采用東莞埃歐熱能技術(shù)有限公司生產(chǎn)的APS179型可拆式和全焊接式板殼式換熱器，所用板片為HH 型直紋波紋板片，部分參數(shù)見(jiàn)表1.

表1 板片參數(shù)Tab.1 Plate parameters

實(shí)驗(yàn)采用雙側(cè)無(wú)相變介質(zhì)水－水.1／1流程組合（即板程流程數(shù)為1、殼程流程數(shù)為1）采用一個(gè)特制的可拆式板殼式換熱器，這種換熱器具有固定的板片數(shù)量，通過(guò)在板片間隙設(shè)置類似于密封膠條的密封圈來(lái)封堵流道，以阻礙流體流入板間流道，從而實(shí)現(xiàn)流道數(shù)量的增減，其他流程組合均采用全焊接式板殼式換熱器.圖3為實(shí)驗(yàn)裝置示意圖，其中板殼式換熱器的板程和殼程出入口均安裝有溫度傳感器和壓力傳感器，并通過(guò)計(jì)算機(jī)采集數(shù)據(jù).實(shí)驗(yàn)裝置可看成冷循環(huán)和熱循環(huán)的組合，冷循環(huán)中冷流體從水箱中抽出，經(jīng)穩(wěn)流器穩(wěn)流后流經(jīng)流量計(jì)、溫度傳感器和壓力傳感器，最終進(jìn)入板殼式換熱器，完成熱交換后，冷流體流回冷水箱繼續(xù)參與實(shí)驗(yàn).熱循環(huán)中熱流體經(jīng)過(guò)加熱器加熱，經(jīng)穩(wěn)流器穩(wěn)流，由水泵輸送至板殼式換熱器，途中也要經(jīng)過(guò)流量計(jì)、溫度傳感器和壓力傳感器，完成熱交換后，熱流體經(jīng)加熱器升溫至要求溫度后再流回?zé)崴溥M(jìn)行下一次循環(huán)［11－13］.

圖3 實(shí)驗(yàn)裝置示意圖Fig.3 Schematic diagram of the experimental setup

2 實(shí)驗(yàn)理論與內(nèi)容

2.1 傳熱準(zhǔn)則關(guān)系式及求解方法

筆者前期的研究工作表明，可以采用板式換熱器的研究方法得出板殼式換熱器的傳熱準(zhǔn)則關(guān)系式［8］.由于介質(zhì)的物性參數(shù)（如動(dòng)力黏度、密度、比熱容、普朗特?cái)?shù)等）均為已知，通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理，可計(jì)算得到對(duì)數(shù)平均溫差、雷諾數(shù)和傳熱量等必要數(shù)據(jù)，根據(jù)以上數(shù)據(jù)便可推算未知參數(shù)，從而得到傳熱準(zhǔn)則關(guān)系式.由傳熱準(zhǔn)則關(guān)系式計(jì)算出總傳熱系數(shù)，與實(shí)驗(yàn)測(cè)量得到的傳熱系數(shù)進(jìn)行對(duì)比，若相對(duì)誤差在5%以內(nèi)，則證明擬合的傳熱準(zhǔn)則關(guān)系式有效，同時(shí)應(yīng)進(jìn)行傳熱系數(shù)的不確定度分析，以證明實(shí)驗(yàn)測(cè)量結(jié)果的可靠性［14］.傳熱系數(shù)的測(cè)量值計(jì)算式為

式中：Q 為總傳熱量，W；F 為總換熱面積，m2；Δtm為對(duì)數(shù)平均溫差，K.

計(jì)算傳熱系數(shù)的計(jì)算式則為

式中：α1和α2分別為熱流體和冷流體的對(duì)流傳熱系數(shù)，W／（m2·K）；δ為板片厚度，m；λ為板片材料的導(dǎo)熱系數(shù)，（m2·K）／W；r1和r2為污垢熱阻，（m2·K）／W；下標(biāo)1、2分別代表熱流體和冷流體.

對(duì)流傳熱系數(shù)的計(jì)算式如下：

式中：de為當(dāng)量直徑，m；Nu為努塞爾數(shù)；C 為系數(shù)；Re為雷諾數(shù)；Pr為普朗特?cái)?shù)；當(dāng)流體被加熱時(shí)m＝0.4，當(dāng)被冷卻時(shí)m＝0.3［15］.

傳熱準(zhǔn)則關(guān)系式的求解一般與選用的實(shí)驗(yàn)方法有關(guān)，常用的方法有等雷諾數(shù)法、壁面溫度測(cè)定法、威爾遜圖解法和等流速法等［16］.筆者采用歐陽(yáng)新萍等提出的等流速法進(jìn)行求解：在結(jié)構(gòu)相似的情況下，控制冷流體與熱流體的流速相同，即V1＝V2＝V，由式（2）和式（3）可得

式中：K 為傳熱系數(shù)，W／（m2·K）；ν1、ν2為熱流體和冷流體的運(yùn)動(dòng)黏度，m2／s.

式（4）兩邊同時(shí)取對(duì)數(shù)，并將等式右邊設(shè)為P，可得到線性方程式：

采用線性回歸方法處理實(shí)驗(yàn)中不同流速的一系列工況點(diǎn)獲得的數(shù)據(jù)，即可得到C 與n 的值［17］.

2.2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

實(shí)驗(yàn)一：采用流程組合為1／1的可拆式板殼式換熱器進(jìn)行實(shí)驗(yàn).將等流速法的前提改變?yōu)榭刂评錈崃黧w流速不變，同時(shí)控制熱流體或冷流體的定性溫度不變.控制定性溫度恒定可以通過(guò)設(shè)置密封圈實(shí)現(xiàn)，從最末端開(kāi)始在板片間逐步設(shè)置密封圈，同時(shí)觀察溫度傳感器的變化，當(dāng)定性溫度的變化范圍小于0.2K 時(shí)，可認(rèn)定滿足定性溫度要求.這是一個(gè)相當(dāng)復(fù)雜的過(guò)程，需要反復(fù)拆開(kāi)封頭、設(shè)置密封圈來(lái)改變換熱器的流道數(shù)，這也是實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié).實(shí)驗(yàn)中只需控制冷流體或熱流體的定性溫度，其目的在于確定不同定性溫度對(duì)應(yīng)的傳熱準(zhǔn)則關(guān)系式間的關(guān)系.

實(shí)驗(yàn)二：分別采用流程組合為1／2、1／3、1／4、2／2、3／3和4／4的全焊接式板殼式換熱器，利用等流速法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，其目的在于發(fā)現(xiàn)不同流程組合對(duì)應(yīng)的傳熱準(zhǔn)則關(guān)系式間的相關(guān)性.

3 數(shù)據(jù)處理與分析

3.1 實(shí)驗(yàn)一的數(shù)據(jù)處理與分析

實(shí)驗(yàn)一分為3部分：一是設(shè)定熱流體在板程流動(dòng)，控制熱流體定性溫度不變；二是設(shè)定熱流體在殼程流動(dòng)，控制熱流體定性溫度不變；三是設(shè)定熱流體在板程流動(dòng)，控制冷流體定性溫度不變.

3.1.1 第一部分的數(shù)據(jù)處理與分析

進(jìn)行實(shí)驗(yàn)一的第一部分，其中定性溫度取30～80 ℃，每間隔10K 進(jìn)行一組實(shí)驗(yàn)，每組分別采集多組數(shù)據(jù).對(duì)熱流體選取合理的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，由于熱流體被冷卻，普朗特?cái)?shù)的指數(shù)按板式換熱器經(jīng)驗(yàn)值取0.3.考慮到采集數(shù)據(jù)量較大，表2僅給出了定性溫度為40℃時(shí)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，其他各定性溫度的數(shù)據(jù)處理與參數(shù)修正結(jié)果見(jiàn)表3，其中C′和n′為修正前的參數(shù)，C 和n 為修正后的參數(shù).

實(shí)驗(yàn)一的第一部分僅針對(duì)板程的熱流體，實(shí)驗(yàn)中控制熱流體的定性溫度，可以排除溫度因素的影響.對(duì)熱流體進(jìn)行數(shù)據(jù)處理時(shí)，最好的方法是編寫(xiě)運(yùn)算程序，這樣做不僅使運(yùn)算量大大減少，而且使運(yùn)算結(jié)果更為準(zhǔn)確，減小因?yàn)閿?shù)據(jù)處理而引起的誤差，計(jì)算流程圖見(jiàn)圖4.

表2 定性溫度為40 ℃時(shí)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)Tab.2 Experimental data obtained at qualitative temperature 40 ℃

表3 1／1流程組合的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)Tab.3 Experimental data of the 1／1process PSHE

圖4 計(jì)算流程圖Fig.4 Flow chart of calculation

通過(guò)計(jì)算得到C 為0.193 6，n為0.749 8，利用該程序計(jì)算可得到表3 所示的其他定性溫度下C與n 的值.從表3可以看出，修正后指數(shù)n是確定的值（0.75），但是系數(shù)C 卻是變化的，這與板式換熱器求解得到的C 值一定的結(jié)論并不相同.雖然C 值的變化并不大，但是在雷諾數(shù)和普朗特?cái)?shù)很大的情況下，計(jì)算得出的努塞爾數(shù)的誤差會(huì)較大，因此不能忽略系數(shù)C 的變化.觀察發(fā)現(xiàn)表3中隨著定性溫度的升高，系數(shù)C 逐漸減小，事實(shí)上，溫度的變化主要體現(xiàn)在3個(gè)物性參數(shù)的變化上，即密度、運(yùn)動(dòng)黏度和動(dòng)力黏度，考慮到這3個(gè)參數(shù)都是相關(guān)的，已知其中任意2個(gè)參數(shù)即可得到第3個(gè)參數(shù)，可以斷定并不是某一參數(shù)的變化導(dǎo)致系數(shù)C 的變化，因此推測(cè)系數(shù)C 的變化與密度、運(yùn)動(dòng)黏度和動(dòng)力黏度的變化均有關(guān)，而普朗特?cái)?shù)恰是由這3個(gè)參數(shù)組成的一個(gè)無(wú)因次數(shù)，所以反映在傳熱準(zhǔn)則關(guān)系式中就是普朗特?cái)?shù)與系數(shù)C的變化密切相關(guān)，然而在定性溫度不變的情況下，普朗特?cái)?shù)是不變的，那么可以推斷其指數(shù)m 應(yīng)與這種變化有關(guān).在m 的變化未知的情況下，傳熱準(zhǔn)則關(guān)系式仍然用板式換熱器常用的經(jīng)驗(yàn)值形式來(lái)表示：

為驗(yàn)證上述推測(cè)，將普朗特?cái)?shù)與系數(shù)C 進(jìn)行線性分析，散點(diǎn)圖與擬合后的曲線如圖5所示.從圖5可以看出，普朗特?cái)?shù)與系數(shù)C 存在冪函數(shù)關(guān)系，此時(shí)普朗特?cái)?shù)指數(shù)為0.04，系數(shù)為0.182 5，即

將式（7）帶入式（6），可得到普朗特?cái)?shù)指數(shù)m為0.34.

圖5 普朗特?cái)?shù)與系數(shù)C 的關(guān)系圖Fig.5 Relation between Prandtl number and coefficient C

為驗(yàn)證各參數(shù)值的有效性，需要進(jìn)行誤差分析，分別選取各定性溫度下的一組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，利用式（1）和式（2）計(jì)算傳熱系數(shù)和相對(duì)誤差，在工程應(yīng)用中相對(duì)誤差一般小于5%便可認(rèn)為有效.計(jì)算得到的相對(duì)誤差見(jiàn)表4.從表4可以看出，相對(duì)誤差均在有效范圍內(nèi).表5為傳熱系數(shù)相對(duì)不確定度的分析結(jié)果，其中不確定度包括相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度和相對(duì)擴(kuò)展不確定度.通過(guò)計(jì)算結(jié)果不難發(fā)現(xiàn)，傳熱系數(shù)的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度較低，說(shuō)明實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的質(zhì)量較高、可靠性較高，因此各參數(shù)值有效.

表4 傳熱系數(shù)、相對(duì)誤差和相對(duì)不確定度Tab.4 Heat transfer coefficient，relative error and relative uncertainty

表5 傳熱系數(shù)的相對(duì)不確定度Tab.5 Relative uncertainty of the heat transfer coefficient

3.1.2 第二部分的數(shù)據(jù)處理與分析

實(shí)驗(yàn)一的第二部分是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，為了說(shuō)明殼程與板程的不同是否會(huì)影響到傳熱準(zhǔn)則關(guān)系式.實(shí)驗(yàn)中僅需要采集任意一組定性溫度的數(shù)據(jù)并進(jìn)行驗(yàn)證，就可得出：熱流體無(wú)論在板程還是在殼程流動(dòng)，對(duì)其傳熱準(zhǔn)則關(guān)系式均沒(méi)有影響.

3.1.3 第三部分的數(shù)據(jù)處理與分析

實(shí)驗(yàn)一的第三部分也屬于驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)方法不變，目的是驗(yàn)證冷流體的傳熱準(zhǔn)則關(guān)系式是否與熱流體的傳熱準(zhǔn)則關(guān)系式相同，僅需要代入任意一組數(shù)據(jù)便可進(jìn)行驗(yàn)證.結(jié)果表明，冷流體、熱流體對(duì)應(yīng)的傳熱準(zhǔn)則關(guān)系式相同.因此，在1／1流程組合下，與板式換熱器熱流體和冷流體對(duì)應(yīng)的普朗特?cái)?shù)指數(shù)m（分別為0.3和0.4）相比，板殼式換熱器流體被加熱與被冷卻時(shí)，熱流體和冷流體的普朗特?cái)?shù)指數(shù)相同.因此，1／1流程組合的APS179型板殼式換熱器的傳熱準(zhǔn)則關(guān)系式為

考慮到雷諾數(shù)對(duì)流體流動(dòng)的影響，實(shí)驗(yàn)中要求流體的流速都控制在0.2～1.4m／s.當(dāng)雷諾數(shù)過(guò)小時(shí)，黏滯力對(duì)流場(chǎng)的作用比慣性力大，流場(chǎng)中流體流速的擾動(dòng)會(huì)因黏滯力的作用而衰減，使湍流流動(dòng)無(wú)法實(shí)現(xiàn)；當(dāng)雷諾數(shù)過(guò)大時(shí)，流體的流速也可能是過(guò)大的，容易導(dǎo)致壓降過(guò)大而不能滿足壓降要求，因而雷諾數(shù)不宜過(guò)小或過(guò)大［18］，傳熱準(zhǔn)則關(guān)系式的適用范圍為Re＝1 000～12 000.

3.2 實(shí)驗(yàn)二的數(shù)據(jù)處理與分析

以實(shí)驗(yàn)一的結(jié)論為基礎(chǔ)，首先進(jìn)行2個(gè)假設(shè).假設(shè)1：流程數(shù)不變，傳熱準(zhǔn)則關(guān)系式不變；假設(shè)2：流程數(shù)不同，傳熱準(zhǔn)則關(guān)系式可能不同，流程間存在系數(shù)上的相關(guān)性.為了驗(yàn)證這2個(gè)假設(shè)，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)二：采用流程組合分別為1／2、1／3、1／4、2／2、3／3和4／4的全焊接式板殼式換熱器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)中只需控制冷流體、熱流體的流速相同而無(wú)需顧及流體的溫度.

3.2.1 假設(shè)1的驗(yàn)證

分別采用流程組合為1／2、1／3和1／4的板殼式換熱器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)時(shí)熱流體在板程流動(dòng)，控制冷流體、熱流體的流速相同，不同流速下分別采集板程與殼程相關(guān)數(shù)據(jù).假設(shè)1只需要對(duì)板程數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，殼程數(shù)據(jù)暫不處理，根據(jù)實(shí)驗(yàn)一的結(jié)論，普朗特?cái)?shù)指數(shù)m 取0.34，表6給出了板程數(shù)據(jù)處理結(jié)果.

表6 板程數(shù)據(jù)處理結(jié)果（一）Tab.6 Experimental data of plate side（一）

該實(shí)驗(yàn)所得的系數(shù)C 與實(shí)驗(yàn)一所得的系數(shù)C差值非常小，排除誤差因素等的影響，這種差值是在合理范圍之內(nèi)的，幾乎可以忽略，這充分說(shuō)明假設(shè)1成立.

3.2.2 假設(shè)2的驗(yàn)證

對(duì)驗(yàn)證假設(shè)1時(shí)采集的殼程數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并修正參數(shù)，得到的結(jié)果如表7所示.

表7 殼程數(shù)據(jù)處理結(jié)果（一）Tab.7 Experimental data of shell side（一）

按照表7中數(shù)據(jù)很容易可以推斷出：殼程流程數(shù)改變時(shí)，系數(shù)C 的值在2流程時(shí)不變，但是3流程和4流程時(shí)卻是變化的，這種情況還無(wú)法證明假設(shè)2是否成立，為此還需利用流程組合為2／2、3／3 和4／4 的全焊接式板殼式換熱器進(jìn)行更多數(shù)據(jù)的驗(yàn)證，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容不變，板程與殼程數(shù)據(jù)處理結(jié)果見(jiàn)表8和表9.

表8 板程數(shù)據(jù)處理結(jié)果（二）Tab.8 Experimental data of plate side（二）

從表7～表9 可知，對(duì)于板程，即使流程數(shù)變化，流體的傳熱準(zhǔn)則關(guān)系式是不變的，這種情況下定義某流程傳熱準(zhǔn)則關(guān)系式系數(shù)C 與1 流程系數(shù)C的比值為某流程的相關(guān)性系數(shù)，此時(shí)相關(guān)性系數(shù)為1.同時(shí)也可以說(shuō)明：對(duì)于殼程，不同流程數(shù)之間流體的傳熱準(zhǔn)則關(guān)系式存在相關(guān)性，但其相關(guān)性系數(shù)并不為1，通過(guò)表9計(jì)算可得，3流程的相關(guān)性系數(shù)為0.82，4流程的相關(guān)性系數(shù)為0.68，假設(shè)2成立.當(dāng)然，殼程流程數(shù)的變化導(dǎo)致傳熱準(zhǔn)則關(guān)系式系數(shù)C變化的原因尚有待研究.

表9 殼程數(shù)據(jù)處理結(jié)果（二）Tab.9 Experimental data of shell side（二）

4 結(jié) 論

（1）實(shí)驗(yàn)研究和分析表明，APS179型板殼式換熱器的傳熱準(zhǔn)則關(guān)系式為Nu＝0.182 5Re0.75×Pr0.34，其適用范圍為Re＝1 000～12 000，殼程3流程和4流程的傳熱準(zhǔn)則關(guān)系式分別需要乘以相關(guān)性系數(shù)0.82和0.68.

（2）板殼式換熱器在利用板式換熱器經(jīng)驗(yàn)值條件下，不同定性溫度得到的傳熱準(zhǔn)則關(guān)系式不同，其普朗特?cái)?shù)指數(shù)并不符合板式換熱器的經(jīng)驗(yàn)值.板殼式換熱器的流體無(wú)論是被加熱還是被冷卻，對(duì)應(yīng)的傳熱準(zhǔn)則關(guān)系式系數(shù)、雷諾數(shù)和普朗特?cái)?shù)指數(shù)均相同.

（3）板殼式換熱器不同流程對(duì)應(yīng)的傳熱準(zhǔn)則關(guān)系式具有相關(guān)性，板程所有的流程對(duì)應(yīng)的傳熱準(zhǔn)則關(guān)系式相同，而殼程1流程和2流程對(duì)應(yīng)的傳熱準(zhǔn)則關(guān)系式相同.

（4）根據(jù)實(shí)際應(yīng)用返回?cái)?shù)據(jù)來(lái)看，不同介質(zhì)的傳熱準(zhǔn)則關(guān)系式應(yīng)該相同.但由于實(shí)驗(yàn)條件的限制，實(shí)驗(yàn)?zāi)軌虿捎玫臒o(wú)相變介質(zhì)只有水，因此無(wú)法確定不同介質(zhì)對(duì)應(yīng)的傳熱準(zhǔn)則關(guān)系式是否相同.

［1］ 史秀麗，張宏峰.板殼式換熱器發(fā)展現(xiàn)狀及優(yōu)越性［J］.化學(xué)工程師，2006，125（2）：30－31.SHI Xiuli，ZHANG Hongfeng.Development status and superiority of plate and shell heat exchanger［J］.Chemical Engineer，2006，125（2）：30－31.

［2］ 李映斌，王克勇，陳亞平.波紋板殼式換熱器結(jié)構(gòu)探討［C］／／第二屆全國(guó)換熱器學(xué)術(shù)論文集.北京：壓力容器雜志社，2002：28－31.

［3］ 李含蘋(píng).全焊接板殼式換熱器在傳熱中的應(yīng)用［J］.船舶，2004（3）：35－38.LI Hanping.All－welded shell heat exchanger in the heat transfer［J］.Ship and Boat，2004（3）：35－38.

［4］ 蔡麗萍，郭國(guó)義，陳定岳，等.板殼式換熱器的應(yīng)用和進(jìn)展［J］.化工裝備技術(shù)，2011，32（2）：28－31.CAI Liping，GUO Guoyi，CHEN Dingyue，et al.Application and development of the plate and shell heat exchanger［J］.Chemical Equipment Technology，2011，32（2）：28－31.

［5］ 陳武濱，江楠.新型板殼式換熱器殼程流動(dòng)與換熱的數(shù)值模擬［J］.化學(xué)工程，2011，40（1）：30－34.CHEN Wubin，JIANG Nan.Numerical simulation of shell side flow and heat transfer characteristics in new type plate and shell heat exchanger［J］.Chemical Engineering（China），2011，40（1）：30－34.

［6］ 施卿海，蘇文獻(xiàn)，許斌，等.全焊接板殼式換熱器入口處溫度的數(shù)值模擬［J］.上海理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2013，35（1）：77－81.SHI Qinghai，SU Wenxian，XU Bin，et al.Numerical simulation on temperature distribution at the entrance of a fully welded plate type heat exchanger［J］.Journal of University of Shanghai for Science and Technology，2013，35（1）：77－81.

［7］ 孫以苓，盛展武，張志文.板殼式波面換熱器的開(kāi)發(fā)及應(yīng)用［J］.石油化工設(shè)備，1995，24（1）：7－11.SUN Yiling，SHENG Zhanwu，ZHANG Zhiwen.Development of shell and waved plate heat exchanger and its application［J］.Petro－Chemical Equipment，1995，24（1）：7－11.

［8］ 劉家瑞，趙巍，黃曉東，等.板殼式換熱器傳熱準(zhǔn)則關(guān)系式的分析與實(shí)驗(yàn)研究［J］.動(dòng)力工程學(xué)報(bào)，2015，35（6）：469－475..LIU Jiarui，ZHAO Wei，HUANG Xiaodong，et al.Analysis and experimental research of heat transfer calculating formula of plate and shell heat exchanger［J］.Journal of Chinese Society of Power Engineering，2015，35（6）：469－475.

［9］ 潘家禎，王學(xué)生.化工機(jī)械新技術(shù)研究進(jìn)展［M］.上海：華東理工大學(xué)出版社，2008：292－295.

［10］ 魏兆藩，王丕宏，張延豐，等.大型板殼式換熱器研制［J］.石油化工設(shè)備，2000，29（4）：375－380.WEI Zhaofan，WANG Pihong，ZHANG Yanfeng，et al.Development of large－scale plate and shell heat exchanger［J］.Petro－Chemical Equipment，2000，29（4）：375－380.

［11］ 中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì).GB／T 27698—2011熱交換器及傳熱元件性能測(cè)試方法［S］.北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2012.

［12］ UEHARA H，KUSUDA H，MONDE M，et al.Shell－and－plate－type heat exchangers for OTEC Plants［J］.Journal of Solar Energy Engineering，1984，106（3）：286－290.

［13］ 湯盛，李科群.換熱器動(dòng)態(tài)過(guò)程中的定常輸出［J］.動(dòng)力工程學(xué)報(bào)，2012，32（7）：547－551.TANG Sheng，LI Kequn.The constant parameter output of heat exchanger during dynamic processes［J］.Journal of Chinese Society of Power Engineering，2012，32（7）：547－551.

［14］ PARK J H，KIM Y S.Evaporation heat transfer and pressure drop characteristics of r－134ain the oblong shell and plate heat exchanger［J］.KSME International Journal，2004，18（12）：2284－2293.

［15］ 史美中，王中錚.熱交換器原理與設(shè)計(jì)［M］.4版.南京：東南大學(xué)出版社，2012：130－137.

［16］ 劉孝根，彭小敏，顧玉剛，等.板式換熱器不等雷諾數(shù)對(duì)流換熱系數(shù)的計(jì)算［J］.石油和化工設(shè)備，2012，15（3）：20－22.LIU Xiaogen，PENG Xiaomin，GU Yugang，et al.Calculation of heat transfer coefficient of plate heat exchanger with unequal Reynolds［J］.Petro ＆Chemical Equipment，2012，15（3）：20－22.

［17］ 歐陽(yáng)新萍，吳國(guó)妹，劉寶興.等流速法在板式換熱器傳熱實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用［J］.動(dòng)力工程，2001，21（3）：1260－1262.OUYANG Xinping，WU Guomei，LIU Baoxing.Equal velocity method and its application in heat transfer performance test of plate heat exchangers［J］.Power Engineering，2001，21（3）：1260－1262.

［18］ LEE H S，LI S，HWANG Y H.Experimental investigations on flow boiling heat transfer in plate heat exchanger at low mass flux condition［J］.Applied Thermal Engineering，2013，61（2）：408－415.