熱管換熱器熱回收的應(yīng)用綜述

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)文獻(xiàn)翻譯學(xué)生姓名： 季天宇 學(xué) 號(hào)： P3501120509 所在學(xué)院： 能源科學(xué)與工程學(xué)院 專(zhuān) 業(yè)： 熱能與動(dòng)力工程 設(shè)計(jì)(論文)題目：12000Nm3/h氣-氣熱管換熱器的設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師： 許 輝 2016年3月10日熱管換熱器余熱回收的應(yīng)用綜述W. Srimuang, P. Amatachaya摘 要用熱管回收廢熱是一種公認(rèn)的可以節(jié)約能源與防止全球變暖的有效手段。本文將對(duì)用于余熱回收的熱管換熱器，特別是對(duì)傳統(tǒng)熱管、兩相閉式熱虹吸管和振蕩熱管換熱器的節(jié)能和增強(qiáng)效率的問(wèn)題進(jìn)行總結(jié)。相關(guān)的論文被分為三大類(lèi)，并且對(duì)實(shí)驗(yàn)研究進(jìn)行了總結(jié)。分析這些研究報(bào)告的目的是為未來(lái)的工作打下基礎(chǔ)。最

2、后，總結(jié)出傳統(tǒng)熱管（CHP）、兩相閉式熱虹吸管（TPCT）和振蕩熱管（OHP）換熱器的效率參數(shù)。本文也提供了用于熱回收系統(tǒng)中的熱管熱交換器的設(shè)計(jì)的最佳方案。關(guān)鍵詞：熱管 回收 效率 氣-氣目錄1. 引言2. 熱管換熱器的類(lèi)型3. 熱管在熱回收方面的應(yīng)用4. 氣-氣熱管換熱器及試驗(yàn)臺(tái)5. 氣-氣熱管換熱器效率的影響因素6. 結(jié)論參考文獻(xiàn)1.引言利用熱管回收廢熱是一個(gè)對(duì)于節(jié)約能源與防止全球變暖的極佳手段。熱管換熱器作為一種高效的氣-氣熱回收裝置廣泛地應(yīng)用于商業(yè)與工業(yè)生產(chǎn)中。熱管換熱器之所以能成為最佳的選擇，是因?yàn)閺U氣與供給空氣之間不會(huì)有交叉泄漏。它擁有許多優(yōu)勢(shì)，比如有較高的換熱效率，結(jié)構(gòu)緊湊，沒(méi)有

3、可動(dòng)部件，較輕的重量，相對(duì)經(jīng)濟(jì)，空氣側(cè)較小的壓降，熱流體與冷流體完全分離，安全可靠。熱管換熱器被廣泛應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)（能源工程，化學(xué)工程，冶金工程）的廢熱回收系統(tǒng)。熱管換熱器最重要的一個(gè)功能是從鍋爐的廢熱中回收熱量。圖1顯示的是傳統(tǒng)鍋爐與加裝了熱管換熱器的鍋爐的比較。在傳統(tǒng)鍋爐中（圖1a），廢氣被直接排放到空氣中，不僅浪費(fèi)能源，而且還會(huì)污染環(huán)境。使用熱管換熱器（圖1b）不僅減少了能源消耗，而且保護(hù)了環(huán)境。無(wú)論如何，對(duì)于使用熱管進(jìn)行熱回收，特別是關(guān)于節(jié)約能源和環(huán)境效益的研究都是有必要的。 對(duì)于傳統(tǒng)熱管（CHP）、兩相閉式熱虹吸管（TPCT）和振蕩熱管（OHP）換熱器的應(yīng)用進(jìn)行綜述。本文的結(jié)論也提供

4、了關(guān)于熱管換熱器的設(shè)計(jì)和此領(lǐng)域未來(lái)的研究的一些建議。圖1 用于預(yù)熱的熱回收裝置2.熱管換熱器的類(lèi)型 熱管換熱器也被作為利用汽化潛熱以較小的溫差在長(zhǎng)距離間傳遞熱量的熱傳遞設(shè)備。它是由一根充滿了適當(dāng)?shù)墓ぷ饕后w的封閉的管子構(gòu)成。熱管分為三類(lèi)：傳統(tǒng)熱管（CHP）、兩相閉式熱虹吸管（TPCT）和振蕩熱管（OHP）。在實(shí)際過(guò)程中，當(dāng)熱量進(jìn)入蒸發(fā)器，平衡被打破并在稍高的壓力下產(chǎn)生蒸氣和溫度。增加的壓力使蒸汽流向管子的冷凝段，冷凝段稍低的溫度使蒸汽冷凝并且釋放汽化潛熱。冷凝后的液體通過(guò)傳統(tǒng)熱管吸液芯的毛細(xì)作用或者兩相閉式熱虹吸管的重力作用返回蒸發(fā)段。符號(hào)說(shuō)明 內(nèi)徑（m） 外徑（m） 充液率 壁厚（mm） 管長(zhǎng)

5、（m） 導(dǎo)熱系數(shù)（W） 溫度（） 速度（m/s）下標(biāo)說(shuō)明a絕熱c冷凝段e蒸發(fā)段in進(jìn)口out出口 兩相閉式熱虹吸管在本質(zhì)上是熱管，但是沒(méi)有吸液芯結(jié)構(gòu)。傳統(tǒng)熱管與兩相閉式熱虹吸管的不同在于兩相閉式熱虹吸管使用重力將熱量從冷源下方的熱源進(jìn)行傳遞的。結(jié)果導(dǎo)致，蒸發(fā)段位于冷凝段下方。工作液體在冷凝段蒸發(fā)、冷凝，并且在重力的影響下回流到蒸發(fā)段。如果能夠利用重力，兩相閉式熱虹吸管是最佳的選擇，因?yàn)閭鹘y(tǒng)熱管的吸液芯會(huì)對(duì)冷凝液體的流動(dòng)產(chǎn)生一個(gè)額外的阻力。圖2展示了傳統(tǒng)熱管與兩相閉式熱虹吸管的主要區(qū)別1。 振蕩熱管或脈動(dòng)熱管（PHPs）是熱管技術(shù)最新的發(fā)展之一。工作液體在傳統(tǒng)熱管中通過(guò)毛細(xì)作用以逆流的形式在熱源

6、與冷源之間不斷循環(huán)。與傳統(tǒng)熱管不同的是，工作液體在振蕩熱管中在其軸向方向振動(dòng)。脈動(dòng)熱管的基本傳熱機(jī)制是與相變（蒸發(fā)和冷凝）有關(guān)的振蕩運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象。振蕩熱管是由一根連續(xù)的毛細(xì)管彎曲而成。毛細(xì)管的直徑要足夠小以允許液體和蒸汽能夠共存。振蕩熱管的基本原理是當(dāng)彎曲的毛細(xì)管的一段受到高溫影響時(shí)，內(nèi)部的工作液體蒸發(fā)并提升蒸汽壓力，這將導(dǎo)致蒸發(fā)區(qū)產(chǎn)生氣泡。這會(huì)將液柱推向低溫端（冷凝器）。低溫端的冷凝將會(huì)進(jìn)一步增加兩段的壓差。由于相互連接的管子，液滴和氣泡在管子里往冷凝器的運(yùn)動(dòng)這使他們向著高溫端（蒸發(fā)器）運(yùn)動(dòng)。從而，使熱量從加熱部分傳遞到冷卻部分。振蕩熱管的優(yōu)勢(shì)在于不需要吸液芯來(lái)傳遞液體。也不需要泵提供動(dòng)能，所以

7、振蕩熱管的傳熱是被動(dòng)的。事實(shí)上，它不需要熱源吸收的熱量以外的能源。但是，振蕩熱管的整體阻力一般要大于傳統(tǒng)熱管，振蕩熱管能夠適應(yīng)更大的流量。熱管換熱器是自成一體，自我維護(hù)的被動(dòng)能源回收裝置。利用蒸汽液體流動(dòng)使它有非常大的傳熱系數(shù)。管子中液滴的蒸發(fā)和氣泡的形成使液滴和氣泡在振蕩熱管中保持振蕩。驅(qū)動(dòng)力是由核沸騰和工作液體的冷凝提供的。熱管換熱器能夠?qū)崃繌母邷囟无D(zhuǎn)移到低溫段。振蕩熱管有幾點(diǎn)優(yōu)勢(shì)：成本較低，熱傳遞性能出色，熱響應(yīng)速度快，可操作性高以及操作靈活。振蕩熱管分為三類(lèi)（圖3）圖3a為閉環(huán)振蕩熱管（CLOHP），取名閉環(huán)振蕩熱管是因?yàn)樗砷L(zhǎng)的封閉的環(huán)形毛細(xì)管構(gòu)成。工作流體在管子縱軸線方向的振蕩導(dǎo)

8、致熱量傳遞。圖3b為帶止回閥的閉環(huán)振蕩熱管（CLOHP/CVs）。它由一根在末端以接合的方式形成封閉環(huán)形的毛細(xì)管構(gòu)成。帶止回閥的閉環(huán)振蕩熱管在閉環(huán)上合并了一個(gè)或多個(gè)可控方向的單程止回閥，這樣就可以讓工作液體只向指定的方向流動(dòng)。圖3c為封閉式振蕩熱管（CEOHP），它由一根長(zhǎng)的毛細(xì)管構(gòu)成，毛細(xì)管兩段都封閉。這樣，熱傳遞僅僅通過(guò)快速的振蕩和脈動(dòng)壓力波擾動(dòng)發(fā)生。圖2 傳統(tǒng)熱管（CHP）和兩相閉式熱虹吸管（TPCT）圖3 振蕩熱管的類(lèi)型3.熱管在熱回收方面的應(yīng)用 最近，研究人員對(duì)于使用熱管回收熱量越來(lái)越感興趣。也有論文開(kāi)始分析熱管的應(yīng)用、設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)和熱力性能。Noie-Baghban和Majideia

9、n2介紹了用于手術(shù)室廢熱回收的傳統(tǒng)熱管。該熱管是為低溫源（1555）設(shè)計(jì)的。研究發(fā)現(xiàn)常規(guī)熱管的效率是0.16，雖然它取決于熱管的直徑和翅片間隙。但是該值還是太小，因?yàn)樵摕峁苁菫榈蜏毓r設(shè)計(jì)的。Abd El-Baky和Mohamed3為了冷卻新風(fēng)將傳統(tǒng)熱管應(yīng)用于空調(diào)系統(tǒng)的新風(fēng)和回風(fēng)之間的熱回收上。測(cè)試回風(fēng)與新風(fēng)的質(zhì)量流率之比（1,1.5和2.3）來(lái)驗(yàn)證熱傳遞和新空氣溫度的變化。在測(cè)試過(guò)程中，新空氣的進(jìn)口溫度控制在32-40之間，而回風(fēng)進(jìn)口溫度約為26且保持不變。Martinez等人4為空調(diào)設(shè)計(jì)了一種由兩根傳統(tǒng)熱管和間接蒸發(fā)換熱器構(gòu)成的混合能源回收系統(tǒng)。混合能量的能量表征回收系統(tǒng)與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)技術(shù)同時(shí)

10、進(jìn)行。一個(gè)主要結(jié)論被應(yīng)用于空調(diào)的由兩根傳統(tǒng)熱管和間接蒸發(fā)換熱器構(gòu)成的混合能源回收系統(tǒng)的安裝，能回收回風(fēng)的部分熱量，從而提高能源效率以及減少對(duì)環(huán)境的影響。表1傳統(tǒng)熱管，兩相閉式熱虹吸管和振蕩熱管的幾何特征。熱管管數(shù)工作流體/充液率翅片吸液芯作者CHP材料:銅:15mm:3mm:300mm,:600mm,:300mm8材料:甲醇無(wú)100孔不銹鋼Noie-Baghban and Majideian 2CHP材料:銅:12.7mm:50cm:20cm,:10cm,:20cm25材料:R11,R123類(lèi)型:連續(xù)翅片材料:鋁厚度:0.5mm100孔黃銅Abd El-Baky and Mohamed 3CH

11、P材料: -:12.7mm:2.1mm:62cm12材料:3.04克氨無(wú)350孔不銹鋼Martinez et al. 41類(lèi)TPCT材料:銅OD:15.88mm:1.22mm:300mm,:150mm,:300mm24材料:水充液率:蒸發(fā)段60%類(lèi)型:連續(xù)翅片材料:銅(蒸發(fā)段)鋁(冷凝段)間隔:每米472片厚度:0.162mm無(wú)Lukitobudi et al. 52類(lèi)TPCT材料:鋼:26.27mm:7.65mm:300mm,:150mm,:300mm10材料:水充液率:蒸發(fā)段60%類(lèi)型:螺旋形翅片材料:鋼間隔:每米315片厚度:0.8mm直徑:52.7mm無(wú)3類(lèi)TPCT材料:銅:15.88

12、mm:1.22mm:300mm,:150mm,:300mm24材料:水充液率:蒸發(fā)段60%無(wú)無(wú)TPCT材料:鋼:20mm:1.5mm:150mm,:5mm,:150mm50材料:水充液率:蒸發(fā)段35%類(lèi)型:板式翅片材料:鋼間隔:每米315片厚度:1.5mm高度:8mm無(wú)Yang et al. 61類(lèi)TPCT材料: 銅:0.127m:1.5mm:0.45m7材料:甲醇充液率: 類(lèi)型:板式翅片材料:銅數(shù)量:共計(jì)70片厚度:0.45mm高度:0.048m無(wú)Riffat and Gan 72類(lèi)TPCT材料: 銅:0.127m:1.5mm:0.45m3材料:甲醇充液率: 類(lèi)型:柱形翅片材料:銅數(shù)量:共計(jì)

13、300片厚度:0.45mm直徑:0.7mm無(wú)3類(lèi)TPCT材料: 銅:18mm:365m6材料:甲醇充液率: 類(lèi)型:百葉窗翅片材料:鋁數(shù)量:共計(jì)96片間隔:2mm高度:60mmTPCT材料: 銅:15mm:660mm,:300mm,:300mm24材料:R22充液率:蒸發(fā)段60%類(lèi)型:板式翅片材料:鋁間隔:每米32片厚度:0.164mm高度:140mmWu et al. 8CEOHP:2mm:190mm,:190mm:600mm1材料:水充液率:蒸發(fā)段50%Rittidech et al. 9CLOHP/CVs:2mm:190mm,:8mm:190mm,:358mm1材料:R134a充液率:蒸發(fā)

14、段50%Meena et al. 10 在兩相閉式熱虹吸管的應(yīng)用方面，Lukitobudi等人5的設(shè)計(jì)，他們制造并測(cè)試了一臺(tái)用于面包店的中溫兩相閉式熱虹吸管換熱器。該換熱器十分高效（65%），但是作者聲明運(yùn)行過(guò)程中超載的壓力可能會(huì)對(duì)換熱器造成損傷。楊峰等人6研究了一種可能的應(yīng)用使用兩相閉式熱虹吸管換熱器回收大型客車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的廢熱為乘客供暖。Riffat和Gan7探討了自然通風(fēng)建筑的兩相閉式熱虹吸管換熱器效率。在他們的研究中，他們?cè)趦蓚€(gè)測(cè)試室測(cè)試了三種兩相閉式熱虹吸管換熱器的熱回收部件。第一種兩相閉式熱虹吸管換熱器由七對(duì)翅片的熱管組成，第二種有螺旋狀的翅片，第三種是由兩排交錯(cuò)的兩相閉式熱虹吸管

15、構(gòu)成。使用計(jì)算熱力學(xué)模擬來(lái)求解部件的壓力損失特性。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，空氣的流速顯著地影響了兩相閉式熱虹吸管熱回收部件的效率。對(duì)于相同的速度，換熱器的效率在16%到17%之間，并且將翅片從一排變?yōu)閮膳拍軌蛱岣咝?。根?jù)計(jì)算熱力學(xué)模擬的結(jié)果，當(dāng)速度為1m/s時(shí)，2排平行安裝的6根熱管的預(yù)測(cè)壓力損失系數(shù)為3.3，而交錯(cuò)安裝的為4.2，7個(gè)小平板的換熱器為3.7。研究建議對(duì)于自然通風(fēng)的底層建筑，除去風(fēng)的影響后，風(fēng)速的設(shè)計(jì)平均值應(yīng)小于1m/s。吳曉平等人8研究了兩相閉式熱虹吸管換熱器在空調(diào)系統(tǒng)中的濕度控制。這種類(lèi)型的換熱器對(duì)于取代傳統(tǒng)再熱器有很大的優(yōu)勢(shì)，只需要少量或無(wú)需外部能源能夠節(jié)約能源并增強(qiáng)冷卻盤(pán)管的冷

16、卻能力。圖4 用于熱回收的傳統(tǒng)熱管換熱器 對(duì)于振蕩熱管換熱器，Rittidech等人9使用封閉式振蕩熱管空氣預(yù)熱器對(duì)空氣進(jìn)行烘干。該方法需連接冷凝段和新空氣段，并且蒸發(fā)段要與熱源連接。封閉式振蕩熱管空氣預(yù)熱器需要一臺(tái)適當(dāng)?shù)暮娓蓹C(jī)。對(duì)熱傳輸速率與效率進(jìn)行測(cè)量并與預(yù)測(cè)值比較。研究發(fā)現(xiàn)在干燥系統(tǒng)中的空氣預(yù)熱環(huán)節(jié)使用封閉式振蕩熱管換熱器能夠節(jié)約能源。一個(gè)與之類(lèi)似的研究，Meena等人10設(shè)計(jì)了一種帶止回閥的閉環(huán)振蕩熱管用于在干燥系統(tǒng)中減少相對(duì)濕度。研究展示了在空氣預(yù)熱時(shí)使用帶止回閥的閉環(huán)振蕩熱管能夠減少相對(duì)濕度并且節(jié)約能源。圖5 面包店用于熱回收的兩相閉式熱虹吸管換熱器圖6 封閉式振蕩熱管預(yù)熱器圖7

17、帶止回閥的閉環(huán)振蕩熱管預(yù)熱器4. 氣-氣熱管換熱器及試驗(yàn)臺(tái) 表1總結(jié)了傳統(tǒng)熱管2-4，兩相閉式熱虹吸管5-8，振蕩熱管9,10的幾個(gè)特點(diǎn)。以之前的研究為基礎(chǔ)，以傳統(tǒng)熱管，兩相閉式熱虹吸管，振蕩熱管為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)了不同形式的熱回收裝置(圖4-7)。每一篇論文都描述了細(xì)節(jié)部分。文獻(xiàn)2中的試驗(yàn)臺(tái)（圖8a）一根傳統(tǒng)熱管被垂直的安裝在兩個(gè)鋅制箱體內(nèi)，兩側(cè)的風(fēng)扇在蒸發(fā)段和冷凝段提供0.103m3/s的氣流。通過(guò)空氣測(cè)速儀測(cè)量?jī)蓚?cè)的氣流速度均為2.3m/s。通過(guò)三個(gè)箱體底部的電加熱器（總功率為1500W）來(lái)加熱空氣?？諝庠谡舭l(fā)段獲得這部分熱量后被排放到空氣中。在另一個(gè)實(shí)驗(yàn)中3（圖8b）實(shí)驗(yàn)區(qū)由兩個(gè)通過(guò)風(fēng)扇與水平

18、的傳統(tǒng)熱管連接的0.3m×0.22m的管道構(gòu)成。為了安裝傳統(tǒng)熱管換熱器在兩個(gè)管道的一邊開(kāi)一個(gè)0.3m×0.3m的方形孔。新風(fēng)管道安裝了一個(gè)送風(fēng)機(jī)來(lái)為傳統(tǒng)熱管換熱器的蒸發(fā)側(cè)提供空氣。冷的回風(fēng)與熱的新風(fēng)管道用玻璃棉（50mm厚）進(jìn)行熱絕緣，將熱損失降到最小。使用皮托靜壓管測(cè)量?jī)蓚?cè)管道內(nèi)的氣流速度。新風(fēng)的流量控制在0.4kg/s，但是回風(fēng)的流量一直在變化，0.4,0.6和0.933kg/s。圖9是文獻(xiàn)4中實(shí)驗(yàn)裝置的示意圖，整個(gè)系統(tǒng)由以下部分組成：（1）參數(shù)可變的空氣處理單元，用它來(lái)模擬室外空氣（溫度，濕度和風(fēng)速）；（2）維持提供空氣參數(shù)的房間；（3）空氣分配管道；（4）熱管換熱器

19、；（5）間接蒸發(fā)式換熱器；（6）由一臺(tái)氣-氣熱泵保持舒適參數(shù)的房間（1.2m×1.2m×1.5m）；（7）獲取監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的電腦（硬件和軟件）。文獻(xiàn)5中的試驗(yàn)臺(tái)被用來(lái)測(cè)試兩相閉式熱虹吸管的效率（圖10），一個(gè)電加熱器在上部冷凝段加熱空氣，熱空氣逆流回蒸發(fā)段。風(fēng)扇由一個(gè)可調(diào)速的發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)，表面風(fēng)速可以在1和5m/s之間調(diào)節(jié)。進(jìn)入蒸發(fā)段的熱量可以在4和20kW之間調(diào)節(jié)，取決于實(shí)際加熱部件的數(shù)目。使用熱電偶（K型）監(jiān)控溫度的變化。通過(guò)電腦數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)處理這些數(shù)據(jù)。圖11為文獻(xiàn)6中的實(shí)驗(yàn)裝置，由呈邊長(zhǎng)20mm的正三角形交錯(cuò)的熱管構(gòu)成。在換熱器中有九行大約50根熱管。換熱器外殼的尺寸為2

20、10mm×305mm×350mm。填充了工作液體水的鋼管外徑為20mm，管子的厚度為1.5mm，長(zhǎng)為310mm，蒸發(fā)段長(zhǎng)150mm，冷凝段末尾的預(yù)制裝配長(zhǎng)度為5mm。在冷凝段，外部有金屬環(huán)形翅片。翅片的厚度和高度分別為1.5和8mm。每個(gè)翅片之間的間隔為8mm。為了與耐熱性匹配，在蒸發(fā)段使用光管。為了檢測(cè)換熱器是否符合要求，測(cè)量換熱器的性能就尤為重要。換熱器的熱流體進(jìn)口管道與總線的出口通過(guò)消聲器連接。用一臺(tái)100mm水柱壓頭，400m3/h體積流量，120W的送風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)換熱器里的空氣。環(huán)境溫度為8?？刂剖液瓦M(jìn)氣道的尺寸分別為1840mm×2300mm×1

21、620mm和1810mm×2300mm×7040mm。發(fā)動(dòng)機(jī)是一個(gè)6缸汽油發(fā)動(dòng)機(jī)，最大轉(zhuǎn)速是3000rpm，氣缸容積為5.42升。在另一個(gè)研究中，Riffat和Gan7評(píng)估了兩相閉式熱虹吸管熱回收裝置在自然通風(fēng)建筑中工作的性能。在測(cè)試室中測(cè)量三種熱管單元的效率。測(cè)試室由膠合板構(gòu)成并用聚氨酯層進(jìn)行隔熱處理。測(cè)試室內(nèi)部空間為1.169m×1.133m總高度為2.335m。它被水平分割為兩個(gè)空間。在隔板的中間有一個(gè)開(kāi)口（0.215m×0.215m）可以使兩邊的空氣自由流動(dòng)。測(cè)試室的內(nèi)部空間為3.09m3。進(jìn)氣和排氣的管道與一面垂直的墻相連。管道也是由膠合板制成

22、。文獻(xiàn)8中的試驗(yàn)臺(tái)（圖12），通過(guò)蒸發(fā)段進(jìn)入熱管換熱器的空氣是經(jīng)過(guò)電加熱和由電鍋爐產(chǎn)生蒸汽加濕的。經(jīng)過(guò)預(yù)冷的空氣離開(kāi)熱管換熱器的蒸發(fā)段，然后經(jīng)過(guò)一個(gè)冷卻盤(pán)管進(jìn)一步冷卻，最后返回?zé)峁軗Q熱器的冷凝段。氣流呈逆流配置。一個(gè)可變速的風(fēng)扇將空氣送入管道，較低部分的管道是一個(gè)邊長(zhǎng)25cm的正方形，在返回部分則變?yōu)橹睆?5.4cm的圓形管道。最后一個(gè)實(shí)驗(yàn)是文獻(xiàn)9，描述在干燥過(guò)程中封閉式振蕩熱管的預(yù)熱作用（圖13）。管道與熱氣流方向?qū)R排布。冷凝段與新空氣段向連接，并且蒸發(fā)段與熱源相連接。封閉式振蕩熱管空氣預(yù)熱器需要一臺(tái)適當(dāng)?shù)暮娓蓹C(jī)。原型管道，包括了纖維絕緣，有一個(gè)200mm×200mm的橫截面。從

23、燃燒器來(lái)的熱空氣通過(guò)封閉式振蕩熱管預(yù)熱。在文獻(xiàn)10的實(shí)驗(yàn)中（圖14），熱空氣通過(guò)帶止回閥的閉環(huán)振蕩熱管預(yù)熱。通過(guò)記錄蒸發(fā)段和冷凝段進(jìn)出口的溫度來(lái)計(jì)算換熱速率和效率。 這些研究為設(shè)計(jì)者和研究者選擇適合的實(shí)驗(yàn)裝置來(lái)調(diào)查熱管換熱器的在熱回收系統(tǒng)中的性能提供了很多幫助。圖8用于傳統(tǒng)熱管換熱器熱力性能測(cè)試的試驗(yàn)臺(tái)2,3圖9水平傳統(tǒng)熱管熱力性能測(cè)試示意圖4圖10用于測(cè)試兩相閉式熱虹吸管換熱效率的試驗(yàn)臺(tái)5圖11通過(guò)回收廢氣余熱給乘客供暖的示意圖6圖12用于增強(qiáng)制冷能力的試驗(yàn)臺(tái)85.氣-氣熱管換熱器效率的影響因素 本節(jié)的重點(diǎn)是測(cè)量熱管換熱器在熱回收方面的效率。表2比較了之前提到的論文2-10中的各個(gè)有關(guān)效率的

24、參數(shù)。通過(guò)考察這些基于氣-氣熱管換熱器效率的參數(shù)，我們得出結(jié)論，熱管換熱器的效率取決于以下四個(gè)因素：（1）蒸發(fā)段的進(jìn)口溫度影響了換熱器整體的效率。在文獻(xiàn)2,6,9,10（圖15）中有詳細(xì)描述。換熱器效率隨著進(jìn)口溫度的增加而提高。（2）蒸發(fā)段和冷凝段中冷熱空氣的流速。隨著冷熱空氣流速的增加，換熱器效率降低（圖16）。文獻(xiàn)3,5,7,8,10中有詳細(xì)描述。（3）在幾何排布方面，將熱管整齊排布或者交錯(cuò)排布以及熱管的直徑都會(huì)影響效率。文獻(xiàn)5,7（圖17）中有詳細(xì)描述。（4）工作流體的種類(lèi)影響熱管換熱器的效率。文獻(xiàn)2,9中有詳細(xì)描述。如果將工作流體從水換成R123，換熱器的效率將提高。因?yàn)镽123有更小

25、的潛熱（圖15a）。圖 13烘干機(jī)中用于節(jié)約能源的封閉式振蕩熱管空氣預(yù)熱器9表2傳統(tǒng)熱管，兩相閉式熱虹吸管和振蕩熱管換熱器研究參數(shù)的對(duì)比類(lèi)型控制參數(shù)可變參數(shù)效率作者CHP-冷空氣，-熱空氣，-吸液芯類(lèi)型-熱輸入率，20400W0.16Noie-Baghban and Majideian 2CHP-返回冷空氣溫度，-冷空氣，-質(zhì)量流率，12.330.26Abd El-Baky and Mohamed 3CHP-熱管幾何形狀-主氣流，50160m3/h-主空氣溫度，2545-主空氣相對(duì)濕度(%）,3060-水流，100300L/h-二次空氣再循環(huán)率(%）,257582.5Martinez et a

26、l. 4TPCT-冷空氣，-充液率-工作流體-冷熱空氣速度，-熱管材質(zhì)-翅片材質(zhì)和類(lèi)型0.180.63Lukitobudi et al. 5TPCT-冷空氣速度-充液率，蒸發(fā)段35%-廢氣溫度，0.28Yang et al. 6TPCT-工作流體-不同的熱管直徑和翅片-空氣流速，0.01450.1887m3/s0.220.64Riffat and Gan 7TPCT-工作流體-充液率-空氣表面速度，Wu et al. 8TPCT-冷空氣，-充液率-工作流體-冷熱空氣速度，-熱管材質(zhì)-翅片材質(zhì)和類(lèi)型0.180.63Lukitobudi et al. 5TPCT-冷空氣速度-充液率，蒸發(fā)段35%-

27、廢氣溫度，0.28Yang et al. 6TPCT-工作流體-不同的熱管直徑和翅片-空氣流速，0.0145-0.1887m3/s0.220.64Riffat and Gan 7TPCT-工作流體-充液率-空氣表面速度，Wu et al. 8CLOHP-熱氣體，-充液率-工作流體-熱氣體，=60,70或800.380.54Rittidech et al. 9CLOHP/CVs-熱管內(nèi)徑-熱管總長(zhǎng)-熱空氣，=0.5,0.75或1m/s-熱空氣，=50，60或700.290.76Meena et al. 10圖14在干燥系統(tǒng)中減少相對(duì)濕度的試驗(yàn)臺(tái)10圖15進(jìn)口溫度對(duì)蒸發(fā)器效率的影響9,10圖16空

28、氣流經(jīng)蒸發(fā)段速度的影響5圖17熱管數(shù)量和翅片形狀對(duì)效率的影響76.結(jié)論 本文介紹了用于熱回收的熱管換熱器的應(yīng)用。用于熱回收的熱管包括了一個(gè)高效的氣-氣熱回收裝置，減少了商業(yè)和工業(yè)上的熱量損失，確保能夠節(jié)約能源并保護(hù)環(huán)境。它既不需要外部能源也不需要冷卻水和潤(rùn)滑系統(tǒng)。它將會(huì)是最佳選的擇，因?yàn)閺U氣與供氣之間幾乎不存在交叉泄漏。熱管換熱器具有許多優(yōu)勢(shì)，比如有較高的換熱效率，結(jié)構(gòu)緊湊，沒(méi)有可動(dòng)部件，較輕的重量，相對(duì)經(jīng)濟(jì)，空氣側(cè)較小的壓降，熱流體與冷流體完全分離，安全可靠。為了支持以后的研究，達(dá)到提高熱力性能的目的，提出以下幾點(diǎn)建議：（1）改變熱管的表面或直徑；（2）增加流體在蒸發(fā)段和冷凝段停留的時(shí)間；（

29、3）增加適合的管道使流體能夠自由往返與蒸發(fā)段和冷凝段；（4）考慮工作流體的類(lèi)型，質(zhì)量和體積充液率；（5）讓工作流體快速起泡；（6）在閉環(huán)振蕩熱管中讓工作流體朝一個(gè)方向流動(dòng)。參考文獻(xiàn)1Reay D, Kew P. Heat pipes: theory, design and applications. fifth ed. Butterworth-Heinenmann; 2006.2Noie-Baghban S, Majideian G. Waste heat recovery using heat pipe heat exchanger (HPHE) for surgery rooms in h

30、ospitals. Applied Thermal Engineering 2000;20:127182.3Abd El-Baky MA, Mohamed MM. Heat pipe heat exchanger for heat recovery in air conditioning. Applied Thermal Engineering 2007;27:795801.4Martinez FJR, Plasencia MAA, Gomez EV, Diez FV, Martin RH. Design and experimental study of mixed energy recovery system, heat pipe and indirect evaporative equipment for air conditioning. Energy and Buildings 2003;35:102130.5Lukitobudi AR,