哈雷釬焊板式換熱器
                  專業生產:換熱器;分水器;過水熱;冷卻器
                  新聞動態

                  高效換熱器用燒結型復合粉末多孔管研究

                  點擊:2027 日期:[ 2014-04-27 11:50:56 ]
                  王宏智,劉京雷,戴玉林,徐 宏,孫 巖,顧春輝                         (華東理工大學機械與動力工程學院,上海200237)    摘要:對自主開發的鐵基復合粉末多孔管的傳熱性能進行了研究。實驗得到在水中的強化傳熱達到光管的 2·4~3·7倍;在酒精中強化傳熱達到光管的8·7~12·1倍。并在此傳熱性能測試的基礎上,綜合分析了沸騰 傳熱強化的原理?! £P鍵詞:換熱器;復合粉末;多孔管;強化傳熱  中圖分類號:TK124 文獻標識碼: A 文章編號: 1007-2691 (2010) 01-0033-03  0 引 言  管殼式換熱器廣泛應用于各種換熱裝置,在 石油、化工、冶金等行業的大型工業化裝置中占 有非常重要的地位。它廣泛地用于各種物料的蒸 發、冷凝、加熱及冷卻、冷凍等過程[1],它的用 量可達全部換熱器的70 %[2]。管殼式換熱器主 要的換熱元件就是各種規格的換熱管。目前管殼 式換熱器中普通換熱管的傳熱性能較差,為了提 高換熱器的傳熱效率,國內外開始采用改變管子 形狀或對管子進行表面處理的方法來強化傳熱 已經取得了顯著效果?! 《嗫坠苡卸喾N加工方法,如電鍍法、化學腐 蝕法、噴涂法、機械加工法和燒結法[3~8]等。燒 結型表面多孔強化管是20世紀70年代起發展起 來的高效強化沸騰傳熱的一種換熱管。它是通過 燒結的方法在金屬管表面燒結上一層金屬粉末形 成多孔管。多孔管對水、乙醇、烯烴類、苯、氟 利昂等多種工質的沸騰換熱均有顯著的強化作 用,可用于乙烯分離裝置的塔頂冷凝器和重沸 器、空分裝置的主換熱器用燒結型復合粉末多孔 管研究冷凝-蒸發器以及天然氣液化、冷凍、空 氣調節、乙二醇蒸發、海水淡化等裝置[8,9]。 本文采用燒結法在碳鋼管表面燒結鐵基復合 粉末形成多孔管,通過池沸騰傳熱試驗,研究了 多孔管的傳熱性能,并對其機理進行了分析?! ? 物理性能測定  采用SEM對燒結的多孔管的微觀結構進行 了分析,測試了多孔層的厚度,估算了多孔層的 孔隙率?!         D1為多孔層表面形貌圖,圖1示出一個 “陷入式”孔穴,該孔穴具有向內凹陷的特點, 且內部是相互連通的。試驗中采用顯微照片準確 測出多孔層厚度為0·15 mm。表面多孔層能夠強 化沸騰傳熱,是由于其內部有大量的毛細孔提供 高密度的汽化核心。因此,多孔層的孔隙率對強 化傳熱效果有直接的影響。采用金相分析法測得 多孔管的孔隙率在50%~60%之間?! ? 傳熱性能測試  2·1 傳熱實驗結果與分析  實驗中采用如圖2所示的池沸騰裝置進行實 驗測定其傳熱性能。實驗中分別采用水和酒精作 為傳熱介質,各個電壓值下的熱流量Q可以通 過冷凝水量M和汽化潛熱γ的乘積并除以時間t 獲得,即Q=(m·γ) /t。熱流密度即為q= Q/A。傳熱系數即為ho=q/ΔT。根據實驗測 出的傳熱溫差(過熱度)ΔT=Tw-Tsat(其中 Tw為管外壁溫度, Tsat為介質溫度),即可算出 換熱管沸騰傳熱系數ho。(其中Q為加熱功率, q為熱流密度, ho為沸騰傳熱系數, A為換熱面 積, d為外徑, L為有效換熱長度)?! 嶒炛蟹序v室中管內采用電加熱方式進行加 熱,其加熱電源采用穩壓器進行穩壓,同時用調 壓器進行電壓調節,管外為加熱介質。實驗采用 T型熱電偶,即銅-銅鎳合金(康銅)熱電偶, 均勻分布在管壁的3個測點上,其平均值作為計 算時的管壁溫度;介質的主體溫度采用T型(銅 -康銅)熱電偶和溫度計同時測量。所有的熱電 偶在實驗前都進行標定,其數據用巡檢儀進行記 錄。通過實驗得到如圖3和圖4所示的結果圖。 圖3和圖4分別給出了在介質水和酒精中的過熱 度與熱流密度之間的關系?!        ≡谒途凭?多孔管與光管的熱流密度q 都隨過熱度ΔT= (ΔTw-Tsat)的增大而增大。 由圖3可知,在水中,多孔管的沸騰傳熱溫差一 般在1·74℃左右,而光管的沸騰溫差一般在 2·70℃左右,其沸騰傳熱溫差比光管的沸騰傳熱 溫差低35·5%。在相同的溫差下,多孔管的熱流 密度明顯高于光管的熱流密度。由圖4可知,在 酒精中,多孔管的沸騰傳熱溫差一般在3·52℃ 左右,而光管的沸騰溫差一般在6·78℃左右, 其沸騰傳熱溫差比光管的沸騰傳熱溫差低48%。 在相同的溫差下,多孔管的熱流量同樣明顯高于 光管的熱流密度?! 榱藢Χ嗫坠艿膹娀瘋鳠嵝Чc光管的傳熱 效果進行對比,我們定義一個提高因子ω,即相 同溫差下多孔管的沸騰傳熱系數與光管的沸騰傳 熱系數之比,該值反映了多孔管強化傳熱的能 力,其值越高說明多孔管強化傳熱能力越強。 通過origin曲線擬合分別求得光管和多孔管 在水中和酒精中的沸騰曲線,并在具有共同的溫 差區間內求得同一溫差下對應的熱流密度,得到 溫差和提高因子之間的關系,通過對提高因子ω 的計算可知,在實驗范圍內測得的數據,如圖5 和圖6分別說明多孔管在水中的傳熱效果是光管 的2·4~3·7倍,在酒精中的傳熱效果是光管的 8·7~12·1倍,這說明在水中和酒精中多孔管的 強化傳熱效果都非常明顯?!        ? 結 論  燒結型多孔管是通過高溫燒結的方法在光管 的表面形成一層相互連通、形狀各異的孔隙。這 種多孔表面存在很多凹穴和隧道,而隧道又隨機 地將凹穴連接起來。因此燒結型表面多孔管可以 較易截留住氣體或蒸汽,同時表面多孔換熱面具 有大量尺寸較大的穩定汽化核心,因而可以使工 質在過熱度很小的工況下產生大量汽泡,強化沸 騰換熱過程。所以,只要有一定的過熱度,水 (酒精)等介質在多孔換熱表面比在光滑表面更 容易沸騰?! 《嗫讓釉诓煌膫鳠峤橘|下,均可大幅度提 高其傳熱性能,在水中可以強化2·4~3·7倍, 在酒精中可以強化8·7~12·1倍。從實驗結果可 知,本實驗中燒結出來的多孔管對于酒精有著更 佳的傳熱性能。參考文獻:[1]林宗虎.強化傳熱及其工程應用[M].北京:機械 工業出版社. 1987. 1-5.[2]馬曉馳.國內外新型高效換熱器[J].化工進展, 2001, 20 (1): 49-51.[3] G. N. Danilava, et al. Enhancement of Heat Transfer during Boiling of LiquidRefrigerants at low Heat Flux [J]. Heat Transfer, Soviet Research, 1987, 104.[4] Chyu M. C., Bergles A. E.. Characteristics of Nucle- ate Pool Boiling fromPorous Metallic Coatings [A]. Proc. 7th Int. Heat Transfer Conf. [C]. 1982, (6): 275.[5] Dahl, et al. Liquid Heat Exchanger Interface and Method [P]. US: 3990862. November 9, 1976.[6] Robert M. Mihon, Bufalo, N. Y. Heat exchange system [P]. US: 3384154. May 21, 1968.[7]陳振興.氧化鋁廠原液蒸發工序的強化途徑[J]. 輕金屬, 1993, 20 (1): 49 -51.[8] C. F. Gottzman, P. S. 0’Neill, P. E. Minton. High Efficiency Heat Exchangers [J]. Chemical Engi- neering Progress, 1973, 69 (7): 69-75.[9] C. W. wolf. High Flux Tubing Conserves Energy [J]. Chem. Eng. Progr., 1976, 72 (7): 53-55. 
                  上一篇:地下水滲流對地埋管換熱器周圍溫度場的影響 下一篇:殼管式換熱器殼側汽液兩相流場三維數值模擬

                  相關資訊

                  Copyright ?2008 哈雷換熱設備有限公司 All Rights Reserved. 地址:奉化外向科技園西塢金水路 電話:0086-574-88928255 傳真:0086-574-88916955
                  換熱器 | 板式換熱器 | 釬焊板式換熱器 | 冷卻器 | 分水器 | 地暖分水器 | B3-14B板式換熱器 | 網站地圖 | XML 浙ICP備09009252號 技術支持:眾網千尋
                  好男人在线看片神马影院