高效相变换热器
相变换热器原理

相变换热器原理
相变换热器是一种利用物质相变潜热来传递热量的热交换器,它具有高效、节能、环保等特点,在工业生产和生活中得到了广泛的应用。
相变换热器的原理是利用物质在相变过程中吸收或释放的潜热来实现热量的传递,从而达到调节温度的目的。
首先,相变换热器利用相变材料的相变特性来实现热量的储存和释放。
相变材料在升温时吸收热量,使其温度升高,当达到相变温度时,相变材料发生相变,吸收或释放潜热,使温度保持不变。
在降温时,相变材料释放储存的热量,使其温度降低,从而实现热量的传递和温度的调节。
其次,相变换热器利用相变材料的相变热来实现热量的传递。
相变热是指在物质相变过程中吸收或释放的热量,其大小与物质的种类和相变温度有关。
利用相变热,相变换热器可以实现高效的热量传递,从而提高能源利用效率。
另外,相变换热器还可以通过设计合理的结构和流动方式来实现热量的传递。
例如,相变换热器可以采用板式换热器、管式换热器等结构,通过流体在换热器内部的流动来实现热量的传递。
同时,还可以通过优化流体的流动方式和速度,来提高热量传递效率。
总之,相变换热器是一种利用物质相变特性来实现热量传递的高效热交换器,其原理是利用相变材料的相变特性和相变热来实现热量的传递和温度的调节。
通过合理设计结构和流动方式,相变换热器可以实现高效、节能的热量传递,为工业生产和生活提供了重要的支持和保障。
板式相变储换热器的储换热准则

板式相变储换热器的储换热准则板式相变储换热器是一种广泛应用于热能转换领域的换热设备,可实现高效、节能的传热过程。
其储换热准则是指在换热器设计和运行中需要遵循的一系列原则,以确保换热器性能的优化和安全运行。
下面将详细介绍板式相变储换热器的储换热准则。
1.界面热阻的最小化:界面热阻是指换热器中两相之间的热阻,包括传热介质与板材之间、流体与板材之间的热阻。
为了提高传热效率,需要尽可能减小界面热阻。
在设计中,可以通过选用导热性能好的板材、采用高效的传热介质以及优化界面结构等手段来减小界面热阻。
2.相变温差的最大化:在相变过程中,传热介质的温度发生变化,这个温度变化称为相变温差。
相变温差越大,传热效果越好。
因此,在储换热器设计中,需要尽可能增大相变温差,以提高传热效率。
3.流体流动情况的改善:为了促进相变储换热器中的流体流动,可以采用一系列改善流动情况的措施。
如增加流通面积,减小流体流速,采用流道交叉设计等。
这些措施可以提高流体的均匀性和流动的稳定性,从而提高换热器的传热效率。
4.板件的紧密度和疏散度:板式相变储换热器中的板件是换热过程中的关键要素。
为了确保高效的传热,需要在设计和制造过程中注重板件的紧密度和疏散度。
板件的紧密度指的是板件之间的接触面积,越大则传热越好。
板件的疏散度指的是板件间隙的大小,合适的间隙可以保证流体的有效流动。
5.换热介质的选择:换热介质对板式相变储换热器的换热性能有着重要影响。
通常,应选择具有较高传热系数和较大相变潜热的介质作为换热介质,以提高传热效率和放热能力。
6.温度和压力的控制:相变储换热器需要在一定的温度和压力下运行,为了确保换热器的安全运行,需要合理控制温度和压力。
在设计和操作中,应充分考虑介质的物性变化和工况条件变化对换热器的影响,以避免超温、超压等事故的发生。
综上所述,板式相变储换热器的储换热准则主要包括界面热阻的最小化、相变温差的最大化、流体流动情况的改善、板件的紧密度和疏散度、换热介质的选择以及温度和压力的控制。
换热器发展的研究综述及未来发展预测

换热器发展的研究综述及未来发展预测换热器发展的研究综述及未来发展预测摘要:本文主要探讨了换热器的发展历程以及当前的研究热点,同时对未来换热器的发展进行了一些预测。
文章从简单的换热器原理讲起,逐渐深入探讨了不同类型的换热器及其应用。
文章总结了当前的研究热点,并提出了一些未来可能的发展方向。
1. 引言换热器作为热能转换和能源利用领域中不可或缺的设备,其发展已经经历了几个世纪。
在过去的几十年中,人们对换热器的研究取得了显著的进展,促使了换热器在工业、建筑和汽车等领域的广泛应用。
然而,随着能源需求的不断增长和环境保护意识的提高,对更高效、更节能的换热器的需求也越来越迫切。
了解换热器发展的历史、当前的研究进展以及未来的发展方向对于推动能源转型和可持续发展具有重要意义。
2. 换热器原理及分类2.1. 换热器原理换热器是通过不同的工质流体之间进行传热的设备。
其基本原理是利用热传导来实现热量的转移。
换热器一般由热源侧和冷却侧组成,通过这两侧的工质流体之间进行热量交换。
2.2. 换热器分类根据换热器的结构和工作原理,可以将其分为很多不同的类型,如壳管式换热器、板式换热器、管线式换热器等。
每种类型的换热器都有其特定的优缺点和适用范围。
3. 换热器发展历程3.1. 早期换热器的发展最早的换热器可以追溯到18世纪末,当时人们开始关注蒸汽机的性能改进。
通过改进锅炉的设计和增加传热表面积,人们成功地提高了蒸汽机的效率。
在19世纪初,壳管式换热器问世,这种换热器采用了壳程和管程的结构,成为当时最常用的换热器类型之一。
3.2. 现代换热器的发展随着科学技术的进步,尤其是计算机技术的发展,人们对换热器的设计和优化能力得到了显著提升。
现代换热器的设计不再局限于经验公式和试错方法,而是可以通过数值模拟和优化算法来得到更加精确和高效的设计结果。
另外,在材料科学和制造技术方面的进步也为换热器的发展提供了更多的可能性。
4. 当前的研究热点4.1. 新材料的应用随着材料科学的发展,一些新型材料如纳米材料、石墨烯等被引入到换热器的设计中。
相变换热器介绍USEA01

相变换热器介绍USEA01相变换热器介绍USEA01锅炉领域节能减排科技成果——复合相变换热器技术与装置简介全国项目合作联系人陈朋辉联系电话:[1**********]通过近十年的实验和应用,复合相变换热器不仅具有其它节能技术不可比拟的节能效益,而且适用性极其广泛,可以灵活配置于工业锅炉、热电联产锅炉、电站锅炉、油田注气炉、石化加热炉等各类锅炉,涉及电力、石油、化工、石化、冶金、纺织等行业,具有明显的可持续开拓的强大技术优势,市场前景非常广阔。
我国锅炉平均运行效率比国际先进水平低10~15个百分点,锅炉节能改造被国家列为十大重点节能工程之一。
锅炉效率低的主要原因之一是热能转换装置工艺技术落后,排烟温度高,热能损耗大。
我国现有50多万台工业锅炉,即使只有1万台较大吨位锅炉采用复合相变换热器技术改造换热装置,按排烟温度平均降低30~40℃保守测算,每年总计可节能3000万吨标准煤,价值150亿元,并可相应减少SO2排放240万吨、CO2排放2400万吨。
由此可见,推广应用复合相变换热器对于落实国家节能减排战略具有十分重要的现实意义。
近来,上海、江苏、浙江、广东、河南、河北、宁夏、新疆、山东、内蒙等地的数十家发电、供热、石化企业纷纷与我方商洽产品使用事宜,复合相变换热器技术市场前景十分看好。
总之,复合相变换热器作为原创性节能技术,通过多年节能技改工程实践和不断改进完善,其节能效益以及设计科学、技术先进、性能可靠、使用方便等多重效果均得到验证,具有其他节能技术无法替代的显著优势。
第一节复合相变换热装置的技术背景和起源一、锅炉低温酸露腐蚀煤、石油、天然气等均含硫,燃烧时会产生二氧化硫、三氧化硫。
三氧化硫与水蒸气结合形成硫酸蒸汽。
锅炉受热面(空气预热器)的金属壁面温度若低于硫酸蒸汽的凝结点(酸露点),就会在其表面形成液态硫酸(称为酸露)。
长期以来空气预热器作为锅炉尾部受热装置,由于壁温过低而引起的酸露腐蚀、灰堵现象经常发生,并一直得不到有效解决。
相变换热

复合式相变化热
• 复合相变换热器是一种高效的节能产品: • 回收中低温热能,安全稳定地大幅度降低排烟温度。 通常可使燃煤锅炉排烟温度稳定降低至105-115℃。 • 2· 设计原理 • 由于是“设计理念”的创新,所以可根据不同应用背景, 设计和组合出复合相变换热器的许多变化形式(如图 1所示)。复合相变换热器(FXH)的基本工作原理是: • 蒸发段:烟道内的FXH吸收烟气热量,使得FXH管内热 工质处于相变状态。 • 冷凝Ⅰ段:管内蒸汽(相变态热工质)沿上升管进入冷 凝Ⅰ段,在冷凝Ⅰ段中管内蒸汽对管外冷空气加热。 • 冷凝Ⅱ段:管内蒸汽经冷凝Ⅰ段后继续上升至冷凝Ⅱ 段,在该段中蒸汽被冷凝成液体,并沿下降管回到FXH 下段。通过流量调节,从而实算热负荷时的区别 在于: 1、同类规格的有相变换热器,比无相变换热器的 耐热负荷更高。 因为无相变,只要考虑温度对它的热影响即可,所 以热负荷=cmΔt 有相变的换热器,热负荷=cmΔt+汽化潜热。 2、在用于热转换时,有相变的换热器,效率更高。 换热器(heat exchanger),是将热流体的部分热量 传递给冷流体的设备,又称热交换器。换热器在化 工、石油、动力、食品及其它许多工业生产中占有 重要地位,其在化工生产中换热器可作为加热器、 冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器等,应用广泛。
相变换热及建筑节能
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1:相变换热摘要 2:相变对流传热 3:相变传热的原理图 4:有相变和无相变的换热器的区别 5:复合相变换热器的节能原理
• 摘要:我国建筑能耗约占社会商品能源总 消费量的25%,其中建筑空调系统能耗约占 建筑能耗的50%。相关资料表明,材料的变 物性可以改善建筑围护结构性能,使全年 室温曲线在冬季或夏季更靠近舒适区,从 而显著节约建筑采暖或者空调能耗。而相 变材料是一种典型的变比热材料。因此如 将具有合适相变温度范围的相变材料用作 建筑围护结构,建筑热工性能可显著提高, 大大减少建筑物的采暖和空调能耗。 为使 其达到最佳节能效果,相变材料的合理布置 与换热方式显得尤为重要。 • 关键字:相变材料,建筑节能
有相变的换热器计算实例

有相变的换热器计算实例
以一个复合相变换热器为例,其由蒸发段和冷凝段组成。
蒸发段中,烟道内的热工质吸收烟气热量,使其处于相变状态。
这种换热器能大幅降低排烟温度,提高锅炉热效率,并广泛应用于各种行业的空气预热器、煤气预热器、余热锅炉、热风炉、工业窑炉等设备中。
此外,它还可以根据不同的使用要求,借助于设置冷热流体的不同分流和不同配比,实现现代高效换热器不同结构形式的优化组合,并构造成不同具体形式的复合相变换热器。
与一般换热器相比,它能在较大幅度降低废气排放温度的同时将整个低温段受热面壁温维持在较高的温度水平,既最大可能地提高了用热设备的热效率,又避免了因结露引起低温腐蚀和灰堵现象。
如需更多相变换热器的计算实例,建议咨询相关行业的专家或查阅行业内的技术手册。
热管换热器工作原理及特点-概述说明以及解释

热管换热器工作原理及特点-概述说明以及解释1.引言1.1 概述热管换热器是一种高效换热设备,利用热管作为传热介质,通过在换热器内部的传热管路中进行传热工作,实现热量的传递和换热。
热管换热器具有结构简单、能耗低、换热效率高等特点,在工程领域得到了广泛的应用。
本文将重点介绍热管换热器的工作原理、特点以及在工程应用中的优势,希望通过深入的研究和分析,能为读者提供更加全面和深入的了解,为今后热管换热器在工程实践中的应用提供借鉴和参考。
1.2 文章结构本文将首先介绍热管换热器的工作原理,包括其基本工作原理和传热过程,以帮助读者深入了解热管换热器的工作机制。
接着,我们将探讨热管换热器的特点,包括其高效换热、结构简单等优势,以便读者对热管换热器在工程中的应用有更全面的认识。
最后,我们将重点讨论热管换热器在工程应用中的优势,以展示其在实际工程中的重要性和价值。
通过对热管换热器的原理、特点和应用优势进行全面介绍,本文旨在帮助读者深入理解和应用热管换热器技术。
1.3 目的:本文旨在深入介绍热管换热器的工作原理及特点,探讨其在工程应用中的优势。
通过对热管换热器的全面解析,旨在帮助读者全面了解该换热器的优点和适用领域,为工程实践提供参考和指导。
同时,通过对热管换热器未来发展前景的展望,进一步探讨该技术在换热领域的潜力和发展方向。
希望本文能为读者提供一份全面且深入的研究参考,促进热管换热器技术的不断创新与发展。
2.正文2.1 热管换热器的工作原理热管换热器是一种利用热管换热原理实现热量转移的换热设备。
其工作原理是通过热管内介质的相变过程来实现热量的传递。
热管换热器主要包括蒸发段和冷凝段两部分。
在蒸发段,工作介质(如液态水)受热后蒸发成为蒸汽,蒸汽通过热管的热传递作用被传输到冷凝段。
在冷凝段,蒸汽失去热量后冷凝成为液态介质,释放出的热量再次通过热管传递到冷却介质。
通过这样的过程,热管换热器实现了热量的高效传递,并具有一定的节能效果。
国内外新型高效换热器_马晓驰

50 2001 年第 1 期 化工进展
国家
瑞典 德国 美国 英国 日本 俄罗斯
单台最大换 热面积/ m2
500 350 149 200 200 100
最大直径 /mm — 2200 1480 — 1750 —
最大板宽 / mm 2000 2000 1825 1400 2000 1270
最高操作压力
用焊接结构替代橡胶垫密封 , 全焊式和半焊式 板式换热器的出现 , 消除了由于垫片材料耐温 、 耐 腐蚀 、 耐压方面的限制 , 对于腐蚀介质使用板式换 热器 , 近年来达到很大发展 。德国与日本合作的千 代田 BAVARIA 混合焊接板式换热器 , 操作压力可 从真空到 6MPa , 单元换热面积可达 1480m2 以上 。 Nouvelles 应用技术公司发明的 Packinox 换热器 , 代 替列管式换热器用作炼油厂催化重整装置混合料换 热器 , 并且得到了推广应用 。 紧凑 、 轻型的 Packinox 换热器可用各种合金制成 , 能提供的表面积为 1000 ~ 10000m2 。 2.3 螺旋板换热器
管再沸器已应用于在无相变及冷凝传热方面 , 其总 传热系数比 普通光管再沸 器提高了 1.2 ~ 1.7 倍 , 抗振性能好 。化工部化工机械研究院开发的折流杆 式换热器替代了某化肥厂压缩 机级间套管式 冷却
器 , 节省了占地面积 。 1.2.2 空心环管壳式换热器[ 8] 空心环管壳换热 器是华南理工大学发明的一种新型管壳式换热器 , 已获得国家专利 。长沙化工机械厂设计制造的横纹 管空心环管壳换热器使用横纹管作为传热管 , 空心 环作为支撑形式 , 已成功地应用于小型氮肥厂 。 在 某化肥厂应用与原光管换热器相比 , 换热面积减小 68 %, 抗振性能好 。 1.2.3 采用纵流管束换热器 德国 GRIMMA 公司 制造的一种整圆形折流板换热器 , 其结构为折流板 上开横排管孔 , 以 4 个孔为一组将管桥处铣通 , 壳 侧流体在管桥处沿着轴向流动 , 避免了流体因转折 引起的滞留区 。 该公司用不同粘度的甘油和水混合 进行实验 , 结果表明在中低粘度范围内 , 纵流管束 换热器传热效果优于传统的圆缺形折流板换热器 。 1.2.4 强化沸腾传热的传热管[ 9] 用于强化沸腾 传热的传热管有 :烧结多孔表面管 、 机械加工的多 孔表面管 (如日 本的 Themoexcel-E 管 、 改进 型 Ea 管 , 德国 Wieland-Werke 公司的 T 管)、 电腐蚀加工 的多孔表面管 、 T 型翅片管 、 ECR40 管和 Tube-B 型 管 。 武汉冷冻机厂分别用表面机加工的多孔管与目 前制冷业流行的低肋管组装而成的两台蒸发器进行
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相变材料PCM的换热及其研究3.1. CPM传热的研究目的及意义相变储能材料(CPM)的利用主要体现在潜热的释放与吸收方面,所以,相变过程中材料本身的传热性能成为衡量相变材料适用与否的关键。
在设计相变换热器时,同样要考虑储热材料的热物性和外壁边界条件对储放热过程的影响以及相变界面的运动规律。
深入的相变传热分析对于相变材料的有效利用、系统的优化设计以及性能的预测具有重要意义。
3.2. PCM传热的特点相变传热问题有两个共同点:1)两相之间存在着移动的分界面或分界区域,直至相变过程结束。
2)相变过程中有相变潜热的释放或吸收。
这类问题在数学上是一类强非线性问题,解的迭加原理不能使用,根据换热器结构形式不同,必须分别处理。
同时还有其它自然对流、体积变化等不确定因素的影响,更使得相变过程传热的求解变得愈加复杂。
目前仅对少数规则模型如半无限大、无限大区域且有简单边界条件的理想状况能够精确求解,对于多维相变问题一般只能用数值分析的方法处理。
图3一1相变过程形态图3一1为相变过程形态图。
此过程中,不断有热量通过边界层,假设图中过程为一熔化过程,则热量不断使固体熔化,液体层厚度增加,假设固体区亦处于熔化温度,则需求解的仅为液体区温度分布。
这类问题最早由Stefan于1890年研究北极冰原的熔化问题时提出,因而又称Stefan问题。
更进一步精确模型应该考虑固体过冷区的影响,这时需求解液体与固体两个区域中的温度场,这种双区问题又称为Nemunan问题。
最简单的Stefan问题作精确解可以得出一个重要的无量纲参数,称为Stefan准则,记做Ste:其中,c:为液体比热,wt为壁温,界为固相温度,气,为熔化潜热。
Ste数值代表了液体区高于饱和温度的显热相对于熔化潜热的大小,一般情况下Ste《1。
3.3 PCM的传热强化及研究PCM很大程度上并不具备良好的换热性能,因此在增强PMC的换热性能方面,做了很多研究,提出了很多有创意的理论和设想。
关于相变换热的强化方法有很多种,其中各种不同形式的肋片管是较为常用的。
L.F.Cabeza以冰蓄冷换热过程为例,分析了传热工程中的瓶颈问题,指出随着液一固界面的移动,热阻逐渐增加,热流密度逐渐下降。
他提出这种问题可以通过强化传热来改善。
在实验中他给出了三种方法,并对此做了对比分析。
强化传热方法分别为加装不锈钢管束、加装铜管束和对PCM进行渗碳处理。
另外他还发现,加装肋片强化换热只对使用较高导热系数的CPM时才有明显效果。
D.Buddhi分析了研究相变时液一固界面的两种方法研究,通常采用热电偶测温的方法,另外一种是光导纤维法,即从光学角度通过图象的变化反映相变。
通过对比曲线图分析,发现光导纤维的测量结果要比热电偶准确,较能反映实际过程。
J.Bnaaszek等将PCM(以石蜡即w一20为例)卷绕成层状圆柱形嵌入特制换热器中,通过试验分析其融化和凝固特性。
探讨了影响总换热系数的因素及对换热器进行可用性分析。
uJnFukai〔川等人曾研究过用石墨作为强化传热材料用于PMC的相变换热。
他们将碳纤维散布于PCM中,这些纤维所占体积比很小,且很容易散布。
通过这种方法,显著增强了PCM的导热系数,实验样品为石蜡、丁苯聚合物等。
为了提高石蜡、酉旨酸类PMC的导热能力.通常在其中添加金属粉末、石墨粉、金属网以及在封装壁加肋片,增强导热。
AyerS和Flethcer综述了在金属网中加入石墨.以提高材料有效导热系数的研究进展。
文中强调:加入石墨,可以显著提高材料的导热系数。
我国梁新刚等和张娜等对两相混合或组合材料的导热能力的理论研究,以及对混合、共融PCM的LTES研究具有重要的意义。
Bugaje对20种低导热系数的PMC做了添加20%v/v星状铝肋片的实验,表明;储热(融化)时间减少2.2倍,放热(固化)时间减少4.2倍。
Faghri及合作者对内肋化管内PCM的融化TLES系统进行了一系列研究,结果证实:内肋化可显著提高TLES的储热速率。
另外,velarj等、陈钟顽等也进行了类似的研究,并得到相近的结果。
王超等采用十七烷为相变工质,实验研究了水平圆管和两种肋管外的凝固过程。
通过导热和自然对流两种控制机制下的实验,揭示了自然对流对凝固换热的阻碍作用、肋片管对凝固换热的强化规律以及肋片管的放置位置对凝固量和凝固层形状的影响。
清华大学〔川对板式相变换热器作了实验研究,建立了板式相变储换热器性能实验台,根据蓄冷装置在实际应用中的运行情况选择了实验工况(流量和温度),进行了相应实验,研究了不同因素对其储热特性的影响,整理出相应的蓄冷曲线、取冷曲线。
模拟结果与实验结果基本吻合,从而为利用所建模型进行相变储能系统的设计和性能优化提供了可靠性支持。
复合相变换热器技术与装置1技术简介煤、石油、天然气等均为含硫燃料,燃烧时都会产生二氧化硫、三氧化硫,其中三氧化硫与水蒸气结合形成硫酸蒸汽。
锅炉尾部设备中的金属壁面温度若低于硫酸蒸汽的凝结点(酸露点),就会在其表面形成液态硫酸(酸露)。
长期以来,空气预热器作为锅炉尾部受热装置因壁温过低而引起的酸露腐蚀、灰堵现象经常发生,并一直得不到有效解决,因而.以往的各种锅炉设计通常以牺牲锅炉热效率为代价.通过提高排烟温度来缓解(而不是根除)酸露腐蚀现象.而单纯提高排烟温度势必造成大量的低温热源浪费。
尽管如此,空气预热器往往运行一至两年后依然出现腐蚀,直至穿孔,这是困扰锅炉界的一个世界性难题。
“复合相变换热器技术与装置”是一种广泛适用于各种燃煤、燃油、燃气锅炉、工业窑炉以及冶金、石化等各种换热设备的新型高效节能专利产品。
它来源于上海交通大学杨本洛教授的原创性设计理念及其9项发明专利技术,是“热力学、传热学与锅炉原理、自动控制以及现代计算技术”的综合创新和高效集成,它较好地解决了锅炉排烟温度难以降低的世界性难题,是中低温热源利用上的一次世界性突破。
其核心内涵在于:1)大幅度降低各种锅炉热流体(烟气)的排烟温度。
在世界范围内,首次提出并实现了将“排烟温度与壁面温度之差”从“倍数”关系转变为“加减”关系,使排烟温度出现“量级”意义上的变化:一般工业锅炉可降低30~90℃,个别可降100℃以上,电站锅炉可降低20~50℃;从而使大量中低温热能被有效回收利用(提高锅炉热效率1.5%~6%,个别可达7%以上),并相应大量减少燃烧尾气(S02、C02)排放,具有节能、减排双重功效,经济效益、社会效益十分可观。
2)在世界上,首次提出并实现了锅炉尾部换热器金属受热面最低壁面温度始终处于“可控可调”状态,并适应各种燃煤、燃油、燃气锅炉及传热负荷的变化。
3)大幅度降低锅炉检修停机损失和换热器维护成本。
在降低排烟温度的同时,使锅炉换热器金属受热面壁温保持较高温度水平,远离酸露点的腐蚀区域,从根本上避免了酸露腐蚀和堵灰现象的出现。
4)大大延长了锅炉尾部换热器的使用寿命。
在保留了热管换热器高效传热的同时。
克服了一般热管换热器使用一段时间后容易产生不凝气体,从而逐渐老化以至失效的致命弱点。
复合相变换热器作为原创性节能发明专利技术.2000年12月通过了由两院院士参加的国家级鉴定,鉴定意见指出:“该项技术是相关设计理念的一次创新,为国内外首创,处于国际领先水平”,建议“将此技术进一步在锅炉、工业炉窑以及石油化工等行业的换热设备上推广应用,尤其在大型电站锅炉的应用上提高自动化水平。
”2007年3月,“复合相变换热器在锅炉上的应用专家研讨会”会议纪要指出:“复合相变换热器原理与实用技术方案可行,并在实际应用中得到了验证.使用该产品将对工业锅炉的节能改造起到良好的推动作用”。
2设计原理由于是“设计理念”的创新,所以可根据不同应用背景,设计和组合出复合相变换热器的许多变化形式(如图1所示)。
复合相变换热器(FxH)的基本工作原理是:蒸发段:烟道内的F>(H吸收烟气热量.使得FXH管内热工质处于相变状态。
冷凝I段:管内蒸汽(相变态热工质)沿上升管进入冷凝I段,在冷凝I段中管内蒸汽对管外冷空气加热。
冷凝¨段:管内蒸汽经冷凝l段后继续上升至冷凝lI段,在该段中蒸汽被冷凝成液体,并沿下降管回到FXH下段。
通过流量调节,从而实现了壁面温度可控可调图1 FXH复合相变换热器基本工作原理3 与热管技术的不同热管是一种高导热性能的传热部件,它通过管内介质在高度真空下从加热段吸收热量,通过沸腾蒸发形成蒸汽,向冷凝段流动,把热量输送到冷却段。
从而实现热量转移。
具有很高的导热性,良好的等温性,冷热两侧的传热面积可任意改变。
可远距离传热,可控翎温度等优点。
由于传热是通过管内部介质相变进行的,管内的工质因为反应会产生不凝性气体,不凝性气体的存在大大影响了其工作效率。
因此,热管存在一定使用年限。
分析不凝性气体产生的原因有以下几点:1)热管工质内部的微溶性气体经长时间工作的析出,造成热管性能下降。
2)热管内表面和工质内杂质存在,在热作用下发生化学反应造成不凝气体产生。
3)热管管壳有微漏,那些不凝气体,如氢,氦等微溶或不溶性气体分子的向内渗透。
4)工质与管壳的不相溶,造成不凝气体产生。
现有的热管换热器大都是由很多根热管拼装而成,由于热管生产过程中的制造差异,每根热管不凝性气体的产生比率也不一样,只要其中部分热管的不凝气达到许可极限,整个热管换热器换热效率就会下降,下降到一定程度时,传热效率急剧下降,这台热管换热器就报废了。
而热管的替换和更新费用巨大。
因为热管是利用高度真空下管内低温介质的相交过程进行热量传递的,因此,一根热管一旦成型。
其传热性能也将确定,其璧面温度即固定为管内介质在该真空度下的饱和温度,不能调整。
因此,用其组装的热管换热器也是不能根据用户的工况变化而对其璧温进行调节的。
当用户工况变化时其尾部受热面的最低壁面温度仍有可篦会低于酸露点温度.不能避免酸露导致的腐蚀。
上世纪九十年代初,热管换热器曾在空预器改造中一度被推广,但后来由于热管普遍存在产生和积累不凝气体。
逐渐老化和璧温不可调节等不足,厂家却对应用热管换热器采取了谨慎的态度。
复合相变换热器技术中“相交段”的概念是将原来热管换热器中一根根相互独立的热管,构造成整体热管。
保证“相变段”受热面最低壁面温度只有微小的梯度温降。
同时,利用相变传热的原理将被壁面温度的可控可调(恒定或调高调低)。
换热器金属受热面最低壁面温度处于可控可调状态,使复合相变换热器能够在相当大幅度内,适应锅炉的各种煤种以及传热负荷的变化,使排烟温度和壁温保持相对稳定;保持金属受热面壁面温度处于较高的温度水平,远离酸露点的腐蚀区域,从根本上避免了酸露腐蚀和堵灰现象的出现,复合相交换热器的最低壁温不仅是设计时可以任意选取,且在锅炉运行时可通过自动控制设备容易地保持在一个不变的数值。