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滑油冷却器强化传热实验研究及其优化设计

南金秋  
【摘要】: 目前船用滑油冷却器一般采用光管作为换热元件,存在着传热效率低、体积大的缺点。为解决上述问题,本文在查阅大量资料并总结前人经验的基础上,设计了一种新型纵流式滑油冷却器,其选用整体针翅管和光管作为换热元件,并利用整体针翅管和光管管间自支撑制成混合管束,取消了以往折流板等支撑元件,从而有效减小了滑油冷却器的体积,提高了换热效率,并使滑油冷却器的制造安装更加便捷。 本文对新型滑油冷却器进行了大量实验研究。实验工质为68#汽轮机油,通过实验研究确定冷却水入口温度、冷却水流量以及进出油口布置等因素对新型滑油冷却器传热及阻力特性的影响。并重点与光管弓形折流板滑油冷却器进行了对比实验。为了研究新型滑油冷却器小型化的特点,引入“单位体积换热量”作为衡量换热能力的重要参数之一。实验结果表明:实验范围内,在相同油质量流量下,新型滑油冷却器单位体积换热量是光管弓形折流板滑油冷却器的1.6~2倍,壳侧压降只有光管弓形折流板滑油冷却器的30%~39%;综合性能k/△P是光管弓形折流板滑油冷却器的2.2~3.7倍。而在相同油质量流速时,新型滑油冷却器单位体积换热量是光管弓形折流板滑油冷却器的3.4~3.8倍,壳侧压降是光管弓形折流板滑油冷却器的1.3~1.5倍,总传热系数是光管弓形折流板滑油冷却器的1.8~2.0倍,综合性能k/△P是光管弓形折流板滑油冷却器的1.1~1.4倍。 本文将新型滑油冷却器的实验数据与以往整体针翅管弓形折流板及整体针翅管折流杆式滑油冷却器的实验数据进行对比,结果表明新型滑油冷却器的单位体积换热量最高,而压降相对较小,综合性能优越。 通过对实验数据的分析和回归得到了新型滑油冷却器的传热和阻力系数计算关系式。计算值和实验值符合较好。在实验研究的基础上,针对试验过程中发现的问题,本文对新型滑油冷却器结构优化及进一步研究提出了建议。


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