振蕩流熱管換熱器設(shè)計(jì)計(jì)算方法探討.pdf

1、干燥行業(yè)是公認(rèn)的高耗能行業(yè)之一。隨著干燥物料的不同，尾氣攜帶著不同含量的水蒸氣，其直接排放導(dǎo)致大量熱能的損失。振蕩流熱管作為一種新型傳熱元件，具有啟動(dòng)溫度低和當(dāng)量傳熱系數(shù)大等優(yōu)點(diǎn)，在低位熱能的回收上具有廣闊前景。振蕩流熱管換熱器的應(yīng)用和推廣需要一套成熟的設(shè)計(jì)理論作為指導(dǎo)，但是國(guó)內(nèi)在此方面少有研究。本文的主要目的就是先通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到干燥尾氣流經(jīng)銅管時(shí)的換熱實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式，后考察振蕩流熱管表面溫度分布，最后提出一套適用于干燥尾氣的振蕩流熱管換熱器

2、的設(shè)計(jì)計(jì)算方法。
　　 首先，對(duì)干燥尾氣對(duì)流冷凝換熱系數(shù)進(jìn)行了研究。采用雙膜法對(duì)銅管外混合氣冷凝換熱過(guò)程進(jìn)行分析，認(rèn)為顯熱和潛熱的傳遞同時(shí)發(fā)生在液膜表面，并進(jìn)行了熱阻分析，得到了管外各熱阻關(guān)系式和當(dāng)量換熱系數(shù)關(guān)系式。對(duì)關(guān)系式中各項(xiàng)進(jìn)行分析得到了管外換熱的影響因素：htot=f（u，d，λ，η，ρ，cp，Pb，Pi，D，r，tb，ti），后通過(guò)量綱分析，加入一新無(wú)量綱數(shù)——冷凝因子，得到試驗(yàn)關(guān)聯(lián)式；建立干燥尾氣冷凝換熱實(shí)驗(yàn)臺(tái)，使用

3、空氣和蒸汽的混合氣模擬干燥尾氣，對(duì)其流經(jīng)銅管時(shí)的冷凝換熱系數(shù)進(jìn)行了考察，所用銅管和振蕩流熱管結(jié)構(gòu)相同；根據(jù)相似原理進(jìn)行了數(shù)據(jù)處理，得到混合氣對(duì)流冷凝換熱準(zhǔn)則關(guān)聯(lián)式：Nu=5.14121Re070674Pr1/3Ln090952，將實(shí)驗(yàn)所得管外換熱系數(shù)與關(guān)系式所得值進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)誤差在20％以內(nèi)，在工程上是允許的。
　　 其次，對(duì)振蕩流熱管表面溫度分布特性進(jìn)行了研究。將振蕩流熱管簡(jiǎn)化成由管殼、液膜和液柱三部分組成的傳熱元件，沿軸向

4、截取微元體進(jìn)行傳熱分析，忽略重力影響因素，求得振蕩流熱管溫度分布方程；搭建振蕩流熱管溫度測(cè)量試驗(yàn)臺(tái)，測(cè)量了振蕩流熱管穩(wěn)定工作時(shí)的表面溫度分布；將試驗(yàn)測(cè)得溫度平均值與溫度分布方程曲線進(jìn)行比較，兩者吻合較好。
　　 最后，給出了振蕩流熱管換熱器的熱設(shè)計(jì)計(jì)算方法。認(rèn)為振蕩流熱管參數(shù)一定，從而將求換熱面積轉(zhuǎn)化為求熱管數(shù)量。熱端和冷端傳遞的熱量可以通過(guò)干燥尾氣相對(duì)環(huán)境攜帶的總熱量和回收效率求得；熱端和冷端的對(duì)流傳熱系數(shù)可以分別根據(jù)相應(yīng)的試