板式換熱器的當量直徑作是反映流道水力特性的重要參數(shù)，它與換熱效率的關(guān)系并不是一個簡單線性的關(guān)聯(lián)，而是呈現(xiàn)正相關(guān)為主、存在最優(yōu)區(qū)間的一個復雜關(guān)系，合理匹配當量直徑是提升艾克森板式換熱器換熱性能的重要環(huán)節(jié)之一。當量直徑的本質(zhì)是將不規(guī)則的板片流道等效為圓形管道，計算公式為d?=4A/U，它的大小直接決定了流體在流道內(nèi)的流動狀態(tài)與換熱邊界層特性。
1.在一定范圍內(nèi)，當量直徑越小，板式換熱器換熱效率越高。這是因為板式換熱器的流道由板片波紋構(gòu)成，當量直徑減小意味著流道變窄，流體在流道內(nèi)的流速提升，雷諾數(shù)隨之增大，易形成強烈湍流。湍流狀態(tài)下，流體分子混合劇烈，打破了層流時的傳熱邊界層，使冷熱介質(zhì)與板片表面的熱交換阻力大幅降低，對流換熱系數(shù)提升明顯。例如，當當量直徑從20mm降至8mm時，對流換熱系數(shù)可提升2-3倍，板式換熱器的整體換熱能力明顯增強。同時，小當量直徑對應(yīng)的板片面積利用率更高，在相同體積下能提供更大的換熱面積，進一步強化換熱效果。
2.但當量直徑并非越小越好，存在明確的最優(yōu)區(qū)間限制。當量直徑過小時，流體流動阻力會呈指數(shù)級增長，不僅需要更大功率的泵體驅(qū)動介質(zhì)循環(huán)，增加運行能耗，還可能導致流道堵塞風險急劇上升，尤其對于含有雜質(zhì)或高粘度的介質(zhì)，極易引發(fā)設(shè)備故障。此外，過小的流道會使介質(zhì)在設(shè)備內(nèi)的停留時間縮短，如果冷熱介質(zhì)換熱未充分完成就流出設(shè)備，反而會降低實際換熱效率。
在工業(yè)實踐中，選擇艾克森板式換熱器時需要結(jié)合介質(zhì)粘度、含固率、流量等參數(shù)進行綜合匹配，大多數(shù)工況下板式換熱器的當量直徑集中在5-15mm，既能保證高效換熱，又能兼顧運行穩(wěn)定性與經(jīng)濟性。
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