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新型高效冷卻器技術(shù)進(jìn)展及其應(yīng)用


發(fā)布時(shí)間:

2018/10/29

引言由于制造工藝和技術(shù)水平的限制,早期的冷卻器只能采用簡單結(jié)構(gòu),傳熱面積小、體積較大、笨重,如蛇管式冷卻器等。但隨著制造工藝的發(fā)展,慢慢的出現(xiàn)了管殼式冷卻器的,這種冷卻器的單位體積具有較大的傳熱面積,而且傳熱效果較好,長期以來在工業(yè)生產(chǎn)中已成為一種典型的冷卻器,到了20實(shí)際20年代又出現(xiàn)了板式冷卻器,以板代管制成的冷卻器,結(jié)構(gòu)緊湊、傳熱效果好。傳統(tǒng)的冷卻器種類繁多,也沒有一個(gè)統(tǒng)一的劃分方法,目前主

  引言由于制造工藝和技術(shù)水平的限制,早期的冷卻器只能采用簡單結(jié)構(gòu),傳熱面積小、體積較大、笨重,如蛇管式冷卻器等。但隨著制造工藝的發(fā)展,慢慢的出現(xiàn)了管殼式冷卻器的,這種冷卻器的單位體積具有較大的傳熱面積,而且傳熱效果較好,長期以來在工業(yè)生產(chǎn)中已成為一種典型的冷卻器,到了20實(shí)際20年代又出現(xiàn)了板式冷卻器,以板代管制成的冷卻器,結(jié)構(gòu)緊湊、傳熱效果好。傳統(tǒng)的冷卻器種類繁多,也沒有一個(gè)統(tǒng)一的劃分方法,目前主要的劃分方法有:

  新型高效冷卻器

  按照熱流體與冷流體的流動(dòng)方向來分:順流式、逆流式、錯(cuò)流式、混流式。

  按照傳送熱量的方法來分:間壁式、混合式、蓄熱式等三大類。其中間壁式冷卻器的冷、熱流體被固體間壁隔開,并通過間壁進(jìn)行熱量交換的冷卻器,因此又稱表面式冷卻器,這類冷卻器應(yīng)用最廣。

  間壁式冷卻器根據(jù)傳熱面的結(jié)構(gòu)不同可分為管式和板面式。管式冷卻器以管子表面作為傳熱面,包括套管式冷卻器和管殼式冷卻器等;板面式冷卻器以板面作為傳熱面,包括板式冷卻器、螺旋板冷卻器、板翅式冷卻器、板殼式冷卻器和傘板冷卻器等。目前屬管式冷卻器和板面式冷卻器的應(yīng)用范圍最廣。

  新型高效冷卻器的技術(shù)進(jìn)展

  所謂新型高效冷卻器是指在傳統(tǒng)的冷卻器基礎(chǔ)之上通過強(qiáng)化傳熱技術(shù)來提高冷卻器的換熱效率,減少換熱過程中的能量損失。就強(qiáng)化傳熱技術(shù)來說,主要是力求使換熱設(shè)備在單位時(shí)間內(nèi)、單位傳熱面積傳遞的熱量盡可能增多,從大的方面來說強(qiáng)化途徑不外乎三個(gè):提高傳熱系數(shù)、擴(kuò)大單位傳熱面積、增大傳熱溫差。

  管式冷卻器的傳熱強(qiáng)化

  管式冷卻器的傳熱強(qiáng)化主要包括管程的強(qiáng)化和殼程的強(qiáng)化。

  管程的傳熱強(qiáng)化

  管程的強(qiáng)化傳熱通常是對(duì)光管進(jìn)行加工得到各種結(jié)構(gòu)的異形管,如螺旋槽紋管、橫槽紋管、波紋管、低螺紋翅片管(螺紋管)、螺旋扁管、多孔表面管、針翅管等,通過這些異形管進(jìn)行傳熱強(qiáng)化。例如:

  螺旋槽紋管管壁是由光管擠壓而成,如圖 1 所示,有單頭和多頭之分,其管內(nèi)強(qiáng)化傳熱主要由兩種流動(dòng)方式?jīng)Q定:一是螺旋槽近壁處流動(dòng)的限制作用,使管內(nèi)流體做整體螺旋運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的局部二次流動(dòng);二是螺旋槽所導(dǎo)致的形體阻力,產(chǎn)生逆向壓力梯度使邊界層分離。螺旋槽紋管具有雙面強(qiáng)化傳熱的作用,適用于對(duì)流、沸騰和冷凝等工況,抗污垢性能高于光管,傳熱性能較光管提高 2~4 倍。

  對(duì)波紋管按流體力學(xué)觀點(diǎn)分析:在波峰處流體速度降低,靜壓增加,在波谷處流速增加,靜壓降低。流體的流動(dòng)在反復(fù)改變軸向壓力梯度下進(jìn)行,產(chǎn)生了劇烈的漩渦,沖刷流體的邊界層,使邊界層減薄。因此用波紋 管做換熱管從理論上講:由于波節(jié)的存在,增加了對(duì)管內(nèi)流體流動(dòng)的擾動(dòng),使波紋管具有較好的傳熱效果,但流動(dòng)特性不如光管的好。在低雷諾數(shù)下,波紋管的換熱與阻力性能比明顯好于光管;在高雷諾數(shù)下,波紋管與光管的換熱與阻力性能比非常接近。