文档介绍：应用计算数值的方法来研究流体的粘度变化
对板式换热器性能的影响
. Mehrabian and M. Khoramabadi
Department of Mechanical Engineering, Shahid Bahonaern, 1950)或近代的(Schlunder, 1989)中提出。Mehrabian (2003)延伸了一种 analytical-numerical 的方法来研究出板式换热 器内的 流体轴向温度变化。
Uniformheat通量、不变的总传热系数、U和T之间的线性关系，U和DT之间的线 性关系，可使系统微分方程组合，在冷热流体流动通道中建立能量平衡方程的四 种特殊情况。
除非一个简单的关系，例如在(Mehrabian, 2003)中提到的总传热系数和温度 变化的存在关系，如果在数值分析(有限分差法、有限单元、有限体积)的基础 上，总传热系数和板式换热器通道中的流体温度分布就可以确定。通过这种方法， 换热器的通道分为多个足够小的轴向部分，这样温度可以假定在每个部分是恒定 的，但是每一部分之间是有变化的。一个有限差电脑程序可以确定总传热系数和 在每个轴向部分冷热流体的温度。显而易见，结果的准确性取决于轴向分开的数 量。
本文的目的是探讨粘度的变化如何影响板式换热器的总传热系数、温度分布 和换热器的热性能。从实验中获得的数字结果已得到应用，此流板尺寸和流动细 节纳入(Haseler高庆宇，1992年)，后来又编入计算机程序之中。数字预算的结果 与实验结果吻合。
数学模型
板式换热器数值分析法用到了对流结构和 U 型结构中。四个 APV SR3 标准的 板形成三个流动通道。两侧的通道有向下流的热流体，然而中间通道有向上流动 的冷流体。换热器的中间通道的 V 型区域被分为五个轴向部分，这样流体从一个 轴向部分进入下一个部分。进口和出口处是在板的左下角和右上角。可是相对中 间通道而言，两侧通道进口和出口处是与之相反的。应该指出的，在换热器的不 同区域，三角形分布器的存在会使热交换部位每一单元长度都是有区别的。然而 这种区别在本文并不值得推崇，因为这些节点是在主要的
V 型部位，这样轴向分 段被假设是均等的。板的几何体和流程在（Haseler高庆宇，1992年）中用于局部温 度测量实验。这使两种数据的对比更加有意义。
数学模型基于以下假设条件可通过能量平衡方程建立：
⑴
轴向流传导在流动通道和板上表现不显著;
⑵
换热器的尾部板是绝缘的;
⑶
稳态条件;
⑷
热流体均匀分布在两侧边通道;
⑸
忽略热损失;
⑹
没有相变（沸腾和冷凝）;
⑺
除了粘度，其他物理性质不变;
⑻
一维流动;
⑼
通过子通道的温度变化忽略不计。
假设在每条通道的垂直方向，一维流动的流体会保持一个平均速度运动。假
设均匀分布的流体在冷热流体通道的流速是恒定的。基于以上的假设，图 1 控制
体的能量方程是：
采用稳态假定条件，方程（1）可简化为：
对称的几何形状和流动使控制体（如图 1）从两侧的通道均等的吸收能量，并且
th 在侧边通道与之相同，由于这个原因，方程（2）可变为：
札彳罟一 UA!（Th — Tc） ⑶
无论是左手边的通道还是右手边的通道，一个相似的控制体只从一边的通道来吸 收能量。其中一边通道的控制体的能量平衡方程是：
斑细守—如'（几—耳） ⑷
将方程（3）和（4）组成方程组，通过方程组来控制换热器相邻通道流体的温度 分布。对U很大变化的解析解，除了如（MehRAbian, 2003）等一些特殊情况下，会 变得非常复杂并且不切合实际。
Thj Tc0 Thj
图 1 热控制体
数值分析
数值分析法中使换热器分成一些轴向的部分。一个典型的轴向部分都有一个
表面积丄•。对于这个增加的表面积，冷热流体的温度分别是 和 ，我们 可以假设总传热系数可以作为这些温度的函数而表示出来。 这样：
等式 2 可以应用在轴截面上，表示为：
等式（3）和（4）也可以运用在换热器相邻通道的两个轴截面上， 可写为：
-- Tc)y
—比A'(Th ~ Tc)j
上述方程的解的获得是当空间导数存在偏差时。以viscosities（Yaws, 2003）
为依据的温度数据表被编入计算机程序中，并且这个程序可以表示出每个轴截面
上，流体流动时的温度下的黏度。线性插值的操作就开始进行，此时温度数值与 表值不一致。像密度、热导率等一些其他的流体性质与温度无关。每种流体的这 些特性的数值以平均流体温度来指定，并且作为输入数据。冷热流体的入口温度 作为数