换热器换热强化技术

2018-11-23 14:57:11 焕能科技 48

一、换热器的分类及工作原理

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二、强化换热器传热的手段概述

1.扩展传热面积(F) 

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如换热器大量采用翅片管、波纹管、板翅传热面材料,是增加传热效果使用最多、最简单的一种方法。

2.加大传热温差(Δt)

在换热器使用中,提高热流体或降低冷流体温度,是加强换热效果的措施之一。

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3.增强传热系数(K)

换热器传热系数大小,由传热过程总热阻决定,总热阻越大,传热系数(K)值越低,传热效果越差。

 

三、强化传热技术

1.被动式强化传热技术

处理表面:如开槽、模压、碾压、轧制、滚花、疏水涂层和多孔涂层等。

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粗糙表面:促进近壁区流体湍流强度,阻隔边界层连续发展,减小层流底层厚度来降低热阻。用于强化单相流体传热, 对沸腾和冷凝过程有一定强化作用。

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扩展表面:重塑换热器原传热表面,增加传热面积,打断边界层连续发展, 提高扰动程度,增加传热系数。

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扰流装置:在流道内改变近壁区流体流动,间接增强传热表面能量传输,主用于强制对流。

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漩涡流装置:包括几何布置或管内插入物, 能增加流道长度,产生旋转流动或(和)二次流。

螺旋盘管:可提高换热器紧凑度,所产生的二次流,能提高单相流体传热系数, 也能增强沸腾传热。

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表面张力装置:利用相对较厚的芯吸材料,或开槽表面引导流体流动, 主用于沸腾和冷凝传热。

添加物:用于液体体系的添加剂,用于气体体系的添加剂。

壳程强化:一是改变管子外形或在管外加翅片。二是改变壳程挡板或管间支撑物的形式。

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2.主动式强化传热技术

机械搅动:用机械搅动流体、旋转传热表面和刮削。

表面振动:增强流体的扰动,从而使传热得以强化。

流体振动:换热设备质量很大,表面振动难以应用,出现了流体振动。

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静电场:可使传热表面附近的流体,产生主体混合, 从而传热强化。

喷射:通过多孔传热表面,向流动液体喷射气体,或向上游喷注类似流体。

抽吸:在核态沸腾或膜态沸腾中,多孔受热面走蒸汽,单相流中经受热表面,排出液体。

 

 

 

3总结

两个或两个以上的,传热强化技术可复合使用, 从而达到更好的传热效果,这种称为复合式强化传热技术。

(1) 对流强化传热

强化对流传热技术,分管内强化和管外强化。强化措施有:

Ø 管外用新型扩展表面;

Ø 管内插入物,提高搅动程度;

Ø 管内外用异形管,改变流体流动状态,提高传热;

Ø 改变管束支撑件形式,提高流速和搅动程度;

Ø 加入不互溶低沸点添加剂,靠汽化潜热提高传热。

(2) 冷凝强化传热

Ø 滴状冷凝:冷凝液不能润湿墙壁,只能在墙壁上形成液珠。液珠长大后,受重力作用不断地携带着沿途的其他液珠沿壁面留下。与此同时,新的液珠又会在原来的途径上重新复生。

Ø 实现滴状冷凝的途径有:在金属表面涂上憎水基有机化合物涂层;金属硫化物涂层;贵金属涂层;高分子聚合物涂层;往蒸汽中注入不润湿性介质等。

(3) 沸腾强化传热

核沸腾传热的强化有三种基本方法:

Ø 降低表面的润湿性;

Ø 应用带有凹陷形的核化空穴的传热表面;

Ø 形成小通道内的液膜蒸发。

沸腾强化传热措施:

Ø 表面多孔管,烧结形、电镀型、化学腐蚀和机械加工型;

Ø T形翅片管或Y形管,机加工管型;

Ø 整体内螺旋翅片管,强化管内沸腾传热的机加工管型;

Ø 椭圆管用于强化降膜蒸发器的传热;

Ø 管内加金属丝网强化管内沸腾传热。

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