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板式换热器高效、紧凑,在食品、化工、冶金、暖通空调等领域有着广泛的应用。制冷用板式换热器的流体分配均匀性是影响换热效果和制冷系统运行稳定的重要因素。作为蒸发器使用时,板式换热器入口处的制冷剂多为两相状态,气液相之间存在较大的速度滑移,可导致明显的流量分配不均现象发生,严重影响总体换热性能,甚至引起局部冰堵,损坏换热器。为避免该问题,目前生产厂商的普遍做法是:(1)在板片入口处安装分配器以达到均衡各流道间流量的目的;(2)在板片上设计导流区以使单个流道中流体分配更加均匀。分配器或导流区的改善效果一般通过测试换热器整体换热性能来评判,由于缺乏对流道内部流体分配状况的掌握,针对性优化设计开展难度较大。为了解决上述问题,本文借助红外热像仪,围绕板式蒸发器内流体分配现象开展了以下研究工作:1.搭建了板式蒸发器红外监测实验台,进行了红外测温的校正,在此基础上,实验研究了带小孔环状分配器和流体流动方向对换热器内流体分配均匀性的影响,利用红外热像仪分别拍摄了蒸发器稳定工况下的侧面和端面热图。2.建立了板式蒸发器波纹表面热图处理方法。通过邻域平均和替代的图像算法对端面热图中板片接触点及附近图像进行了平滑处理,并基于侧面和端面热图,推算了制冷剂侧流体两相区体积占比以及相区分界面面积,在此基础上提出了一种帮助判断流体分配均匀性的参数;针对交错型流动,提出了依据端面热图推算板片上载冷剂单相流质量流速分布的数学模型。3.根据对热图处理结果的分析,观察到如下流体分配现象:(1)加装分配器使板式蒸发器中制冷剂两相区体积占比增大,总传热系数也相应增大,相区分界曲面面积减小。分配器带来的均匀性改善效果与制冷剂流量大小有关,在一定制冷剂流量范围内,分配器的改善效果非常显著,表现为换热器中制冷剂两相区的体积占比增加,总传热系数增大,两相区体积占比与总传热系数变化有良好的一致性。(2)对于载冷剂进出口均在同侧的单相流动,板片上质量流速分布总体呈现出沿宽度方向两边大、中间小的变化规律;根据侧面和端面热图推算制冷剂侧两相区体积,逆流比顺流的换热效果更好,反映在制冷剂两相区体积占比更大。本文提出的板式蒸发器红外热图测量及数据处理方法可以协助推测换热器内部流体的分配状况,为板式换热器厂家改进产品设计、制冷系统设备厂家判断板式蒸发器运行状况提供了测试新手段。