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發布時間：2020-10-12

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針對冷卻器的換熱效果的分析

冷卻器作為船上的主要換熱設備對全船的安全運行起到樞紐的作用。它的結構相對其他設備較為簡樸，主要由螺桿、壓板、底座、板片等組成。它廣泛地作為大型艦船主機缸套水、滑油冷卻器以及中心冷卻器。幾十年來得到了很大的發展。各大廠家都將精力放在如何進步冷卻器的換熱效果上。
因為冷卻器的板片結構直接影響了冷卻器的機能。本文將對現有的冷卻器的一系列板片參數對冷卻器機能的影響進行探討，以求為進一步的研究提供一些鑒戒。
由傳熱系數的表達式可知，板片的厚度δ越小，冷卻器的傳熱效果越好，冷卻器的尺度，提出冷卻器的板片厚度在0.6～0.8mm，目前行業最薄的鈦板板片已經達到0.4mm。板片再做薄對進步換熱效果不會太顯著，而主要的是為了減少本錢，降低材料的消耗，但薄板片在壓制后強度會相對減小。
冷卻器進步k值的主要方法之一是進步板片兩側換熱介質表面的流體擾動程度。冷卻器的板片通常加工成人字波紋板。對于人字形波紋板片，人字角的大小對傳熱和流體阻力影響很大。人字角大的板片傳熱系數高、流體阻力亦大；反之人字角小的板片傳熱系數和阻力都低。120°人字角的波紋傳熱效果最好，角度越小或者變大，傳熱效率都會變低，通常的中心冷卻器與缸套水冷卻器采用120°人字角板片，以達到最大的換熱效果。
在船用滑油冷卻器中，因為滑油的粘度高于水的粘度，假如全使用120°大夾角的板片會造成流體阻力大，而60°小夾角板片的傳熱系數低。因此滑油冷卻器往往使用2種板片混裝的方式，在充分利用答應壓降的情況下，這種稱之為換熱混合設計，其換熱面積可達到最優效果。
流體在板間活動，其流速是不平均的，在主流線上的流速，約為均勻流速的4~5倍，在一個流程內每個流道的流速也不平均。為使流體在板間活動時，出于充分湍流狀態，宜取板間的均勻流速0.3～0.8m/s。在阻力降容許的情況下取大值，以進步對流傳熱膜系數，從而減小換熱面積，進步換熱效率。通常按照給定的流速選擇出板片恰當的單片面積與長寬比，這樣的選型方法是控制板間流速的樞紐因素。
結語
（1）通過冷卻器的傳熱模型分析出了影響冷卻器傳熱系數k值的幾個樞紐因素：傳熱膜系數α、板厚δ。而板片的特征長度與板間的雷諾數Re決定著傳熱膜系數α的大小。
（2）詳細分析了目前冷卻器板片（板片厚度、板片夾角和板間流速）的研究方向。
（3）經由分析,在后續的工作中還需要依據傳熱學和流體力學的相關原理對冷卻器進行改進和優化。
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