水產(chǎn)品解凍冷能回收用換熱器開發(fā)研制.pdf

1、目前針對海水用換熱器主要存在價(jià)格昂貴、易腐蝕、易結(jié)垢以及微生物滋生等問題。相比于海水用換熱器，解凍水專用換熱器還未見相關(guān)報(bào)道。水產(chǎn)品解凍水冷能回收具有重要的意義。每噸解凍水蘊(yùn)含著3.87×105KJ冷能，將其用于工業(yè)上可以有效降低耗能，節(jié)約107.5度電。解凍水含鹽，蛋白和微生物，在解決生物蛋白，微生物和防止水混串等問題上，比海水換熱設(shè)備有著更高要求。本文根據(jù)解凍水的特性，開發(fā)研制了一種專門用于解凍水的換熱器。通過比較各種換熱器結(jié)構(gòu)，確

2、定解凍水采用板式結(jié)構(gòu)較佳。根據(jù)進(jìn)出口介質(zhì)參數(shù)進(jìn)行換熱器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，利用CFD軟件，進(jìn)行結(jié)構(gòu)模擬和流場分析，確定了換熱器流道結(jié)構(gòu)為人字形波紋板型。通過數(shù)值模擬找到了較好的設(shè)計(jì)參數(shù)，通過實(shí)驗(yàn)測試板式換熱器有著較高換熱效率。對換熱器的腐蝕和結(jié)垢情況進(jìn)行觀察，通過觀察知:板片沒有出現(xiàn)嚴(yán)重的腐蝕，有一些微生物污垢附著?？梢圆扇〖尤胨巹┑姆椒ɑ蛘呓臃N鋼的微生物來降低腐蝕速率，通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證該結(jié)構(gòu)能夠防止解凍水混串。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了理論計(jì)算和模擬的結(jié)果具有一致

3、性?？傮w來說，取得了預(yù)期的效果。本文的主要工作如下:
　　1)通過解凍水特性對比各類換熱器，包括優(yōu)缺點(diǎn)、換熱效率及經(jīng)濟(jì)效益等方面進(jìn)行綜合考察，最終選取了板式換熱器。介紹了板式換熱器腐蝕原理、污垢原理及微生物滋生的條件。針對腐蝕、結(jié)垢，微生物滋生問題，提出了解決方法。
　　2)針對特定工況下的板式換熱器進(jìn)行了初步設(shè)計(jì)，確定換熱器材料為304。對板片的局部結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計(jì)。對零部件結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛度進(jìn)行校核。
　　3)通過

4、模擬，建立了波紋傾角β、波紋高度h、波紋間距λ這3個(gè)參數(shù)與壓力降Δp、努賽爾數(shù)Nu之間的關(guān)系，得到了換熱效果好、阻力壓降小的一組參數(shù)。此時(shí)換熱器具有較佳的綜合換熱性能。較佳綜合換熱性能參數(shù)為:波紋傾角β≈60°、波紋高度h=4mm或者h(yuǎn)=5mm、波紋間距λ=10mm或者λ=11mm。
　　4)通過換熱實(shí)驗(yàn)，將實(shí)驗(yàn)結(jié)果同模擬結(jié)果從兩方面對比;第一:從冷、熱流體的入口流量與出口溫度來進(jìn)行對比;第二:從冷、熱流體的入口流量與壓力降來進(jìn)行

5、對比。通過對比，出口溫度、壓力降都隨體積流量的增加而增大。實(shí)驗(yàn)結(jié)果與模擬結(jié)果具有一致性。對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，換熱效率為83.7％，換熱系數(shù)為2494.5W/(m2·K)，表明換熱器具有較好的換熱效果。
　　5)通過腐蝕和污垢實(shí)驗(yàn)，得到了污垢熱阻隨時(shí)間的變化情況，污垢熱阻為5.5×10-5W/(m2·K)。觀察換熱板片的腐蝕和污垢情況。通過宏觀觀察發(fā)現(xiàn)，沒有較嚴(yán)重的腐蝕，60天后其腐蝕量為0.04mm，腐蝕速率為0.000665mm