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 Bahonamerical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：
珈币芸一以（八一Tc） （3）
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：
腕成ph亨八―4） 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。
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 。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：
Uj - Uj（Thj, TQ
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:
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 作为数值分析的边界条件。
板式换热器通道中的流体无量纲传热系数可看成是与热传递相关的一种类型
(Rao et al., 2002):
Nu - CRPfY (8)
Shah and Focke (1988)进行了实验研究板式换热器热传递和压降特性。他们注意 到，常数C取决于换热板的类型和换热器的几何形状，而常数n取决于流体的流 态