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高效間壁式熱交換器2022/12/20高效間壁式熱交換器高效間壁式熱交換器2022/12/19高效間壁式熱交換器1高效間壁式熱交換器3.1螺旋板式熱交換器3.2板式熱交換器3.3板翅式熱交換器3.4翅片管熱交換器3.5熱管熱交換器3.6蒸發(fā)冷卻(冷凝)器的結(jié)構(gòu)高效間壁式熱交換器2高效間壁式熱交換器3.1螺旋板式熱交換器高效間壁式熱交換器高效就是換熱效率高,結(jié)構(gòu)緊湊即在增加換熱器的傳熱面積的同時(shí),也要減小換熱器的體積“緊湊性”—熱交換器的單位體積中所包含的傳熱面積的大小,m2/m3緊湊式熱交換器:>700m2/m3非緊湊性熱交換器:<700m2/m3高效間壁式熱交換器高效間壁式熱交換器3高效就是換熱效率高,結(jié)構(gòu)緊湊高效間壁式熱交換器高效間壁式熱交螺旋板式換熱器螺旋板式換熱器由兩塊金屬薄板焊接在一塊分隔板上并卷制成螺旋狀而構(gòu)成的。卷制后,在器內(nèi)形成兩條相互隔開(kāi)的螺旋形通道,在頂、底部分別焊有封頭和兩流體進(jìn)出口接管。其中有一對(duì)進(jìn)出口接管是設(shè)在園周邊上,而另一對(duì)進(jìn)出口則設(shè)在圓鼓的軸心上。換熱時(shí),冷、熱流體分別進(jìn)入兩條通道,在器內(nèi)作嚴(yán)格的逆流流動(dòng)。第一節(jié)螺旋板式熱交換器高效間壁式熱交換器4螺旋板式換熱器螺旋板式換熱器由兩塊金屬薄板焊接在一塊分隔板上基本構(gòu)造外殼
螺旋體密封裝置進(jìn)出口中心處有隔板將板片兩側(cè)流體隔開(kāi),各通道為環(huán)狀單一通道,其截面積為矩形,進(jìn)出管分別接于兩通道的邊緣端具體的說(shuō)螺旋板式熱交換器的構(gòu)造螺旋形傳熱板隔板頭蓋連接管高效間壁式熱交換器5基本構(gòu)造外殼螺旋體密封裝置進(jìn)出口中心處有隔板將板片工作過(guò)程
冷熱兩種流體分別在兩個(gè)螺旋通道中流動(dòng),流體1從中心進(jìn)入,沿螺旋形通道流到周邊流出;流體2則由周邊進(jìn)入,沿螺旋通道流到中心流出。螺旋流道有利于提高傳熱系數(shù)。高效間壁式熱交換器6工作過(guò)程冷熱兩種流體分別在兩個(gè)螺旋通道中流動(dòng)定距柱作用保證流道的間距;加強(qiáng)湍流;增加螺旋板剛度。固定方式用3~10mm的圓鋼在卷板前預(yù)先焊接在鋼板上。高效間壁式熱交換器7定距柱作用保證流道的間距;固定方式用3~10mm的圓鋼在卷板高效間壁式熱交換器8高效間壁式熱交換器8分類不可拆式:可拆式通道兩端全部墊入密封條后焊接密封冷流體由外周邊流向中心排出,熱流體由中心外周排出,純逆流夜—液熱交換器,公稱壓力<2.5MPa通道兩端面交錯(cuò)焊死,兩端面的密封采用端蓋加墊片冷流體由外周流向中心,熱流體由中心流向周邊,純逆流氣—液熱交換器,公稱壓力<1.6MPa一通道兩端焊死,另一通道兩端全部敞開(kāi),兩端面的密封采用端蓋加墊片一側(cè)流體由外周流向中心在流向另一周邊,另側(cè)流體做軸向流動(dòng)氣—液冷凝器,公稱壓力<1.6MPa高效間壁式熱交換器9分類不可拆式:通道兩端全部墊入密封條后焊接密封冷流體由外周螺旋板式換熱器按流道布置和封頭形式可分為:I型結(jié)構(gòu):兩個(gè)螺旋通道兩側(cè)完全焊接封閉,不可拆。兩流體均作螺旋運(yùn)動(dòng),通常冷流體由外周流入,熱流體從中心流入,形成完全逆流流動(dòng)。主要用于液體與液體之間的傳熱。II型結(jié)構(gòu):一個(gè)螺旋通道焊接封閉,另一通道的兩側(cè)敞開(kāi)。一流體作螺旋形流動(dòng),另一流體則作軸向流動(dòng)。適合于兩流體的流量相差很大的場(chǎng)合。常做蒸汽冷凝器、氣體冷卻器使用。III型結(jié)構(gòu):一流體作螺旋形流動(dòng),另一流體則是軸向流動(dòng)和螺旋流動(dòng)的組合,適用于蒸汽的冷凝和冷卻。高效間壁式熱交換器10螺旋板式換熱器按流道布置和封頭形式可分為:高效間壁式熱交換螺旋板換熱器結(jié)構(gòu)形式
Ⅲ型螺旋板換熱器
高效間壁式熱交換器11螺旋板換熱器結(jié)構(gòu)形式Ⅲ型螺旋板換熱器高效間壁式熱交換器1螺旋板式換熱器高效間壁式熱交換器12螺旋板式換熱器高效間壁式熱交換器12螺旋板式換熱器的特點(diǎn)傳熱系數(shù)高由于離心力的作用,可在較低Re數(shù)下出現(xiàn)湍流(Re=1400-1800),允許流速可達(dá)2m/s,故傳熱系數(shù)較高,如水對(duì)水的換熱,傳熱系數(shù)可達(dá)2000-3000W/(m2·K)。不易堵塞由于流速較高,又是在螺旋流道內(nèi)流動(dòng),能較好的發(fā)揮流體對(duì)板面的沖刷作用,因而流體中的懸浮物不易沉積下來(lái)。由于流道長(zhǎng),可為完全逆流,便于控制溫度和利用低溫?zé)嵩?,操作時(shí)允許較低的溫度差,因此,在一些低溫差傳熱的場(chǎng)合,采用螺旋板換熱器比較合適。結(jié)構(gòu)緊湊,制造簡(jiǎn)便,單位體積設(shè)備內(nèi)的傳熱面積約為列管式換熱器的3倍。操作壓力和溫度不能太高,尤其是所能承受的壓力比較低,操作壓力只能在20atm以下,操作溫度約在300-400℃以下。不易檢修,整個(gè)換熱器已被卷制焊接為一個(gè)整體,一旦發(fā)生中間泄漏或其他故障,設(shè)備即告報(bào)廢。高效間壁式熱交換器13螺旋板式換熱器的特點(diǎn)傳熱系數(shù)高由于離心力的作用,可在較低R(2)螺旋板式換熱器高效間壁式熱交換器14(2)螺旋板式換熱器高效間壁式熱交換器14高效間壁式熱交換器15高效間壁式熱交換器15結(jié)構(gòu)板式換熱器是由一組長(zhǎng)方形的薄金屬傳熱板片構(gòu)成,用框架將板片夾緊組裝于支架上。兩個(gè)相鄰板片的邊緣襯以墊片(各種橡膠或壓縮石棉等制成)壓緊,板片四角有圓孔,形成流體的通道。第二節(jié)板式熱交換器高效間壁式熱交換器16結(jié)構(gòu)板式換熱器是由一組長(zhǎng)方形的薄金屬傳熱板片構(gòu)成,第二節(jié)傳熱板片密封墊圈壓緊裝置軸及接口管等組成高效間壁式熱交換器17傳熱板片密封墊圈壓緊裝置軸及接口管等組成高效間壁式熱交換器1板式換熱器的構(gòu)造高效間壁式熱交換器18板式換熱器的構(gòu)造高效間壁式熱交換器18高效間壁式熱交換器19高效間壁式熱交換器19高效間壁式熱交換器20高效間壁式熱交換器20平板式換熱器若干矩形板片,其上四角開(kāi)有圓孔,通過(guò)圓孔外設(shè)置或不設(shè)置圓環(huán)形墊片可使每個(gè)板間通道只留兩個(gè)孔相連。(a)平板式換熱器流向示意圖(b)平板式換熱器板片平板式換熱器高效間壁式熱交換器21平板式換熱器(a)平板式換熱器流向示意圖(
板四角開(kāi)有角孔,流體由一個(gè)角孔流入,即在兩塊板形成的流道中流動(dòng),而經(jīng)另一對(duì)角線角孔流出(該板的另外兩個(gè)角孔則由墊片堵?。鞯篮苷?,通常只有3~4mm,冷熱兩流體的流道彼此相間隔。為了強(qiáng)化流體在流道中的擾動(dòng),板面都做成波紋形。板片間裝有密封墊片,它既用來(lái)防漏,又用以控制兩板間的距離。冷熱兩流體分別由板的上、下角孔進(jìn)入換熱器,并相間流過(guò)奇數(shù)及偶數(shù)流道,然后再?gòu)南?、上角孔流出。傳熱板片是板式換熱器的關(guān)鍵元件,不同類型的板片直接影響到傳熱系數(shù)、流動(dòng)阻力和承受壓力的能力。板片的材料,通常為不銹鋼,對(duì)于腐蝕性強(qiáng)的流體(如海水冷卻器),可用鈦板。工作過(guò)程高效間壁式熱交換器22板四角開(kāi)有角孔,流體由一個(gè)角孔流入,即在兩塊板式換熱器結(jié)構(gòu)原理圖
高效間壁式熱交換器23板式換熱器結(jié)構(gòu)原理圖高效間壁式熱交換器23高效間壁式熱交換器24高效間壁式熱交換器24板式換熱器高效間壁式熱交換器25板式換熱器高效間壁式熱交換器25板式換熱器的工作原理高效間壁式熱交換器26板式換熱器的工作原理高效間壁式熱交換器261.固定壓緊板2.夾緊螺栓3.前端板
4.換熱板片5.密封墊片6.后端板
7.下導(dǎo)板8.后支柱9.活動(dòng)壓緊板
10.上導(dǎo)板高效間壁式熱交換器271.固定壓緊板2.夾緊螺栓3.前端板
4.換熱板片安裝
固定壓緊板上交替的安放一張板片和一個(gè)墊圈,然后安放活動(dòng)壓緊板,旋轉(zhuǎn)壓緊螺栓。1—上導(dǎo)桿;2—墊片;3—傳熱板片;4—角孔;5—前支柱;6—固定端板;7—下導(dǎo)桿;8—活動(dòng)端板高效間壁式熱交換器28安裝固定壓緊板上交替的安放一張板片和一個(gè)墊圈,1高效間壁式熱交換器29高效間壁式熱交換器29高效間壁式熱交換器30高效間壁式熱交換器30a傳熱板片流體在低速下發(fā)生強(qiáng)烈湍流,以強(qiáng)化傳熱提高板片剛度,能耐較高的壓力人字形板水平平直波紋板鋸齒形板作用:類型:高效間壁式熱交換器31a傳熱板片流體在低速下發(fā)生強(qiáng)烈湍流,以強(qiáng)化傳熱人字形板水平高效間壁式熱交換器32高效間壁式熱交換器32板片的樣式高效間壁式熱交換器33板片的樣式高效間壁式熱交換器33高效間壁式熱交換器34高效間壁式熱交換器34高效間壁式熱交換器35高效間壁式熱交換器35高效間壁式熱交換器36高效間壁式熱交換器36①?gòu)?qiáng)化傳熱的凹凸形波紋;②用以安裝密封墊片的密封槽;③介質(zhì)進(jìn)出的角孔;④板片懸掛裝置(缺口);⑤保證密封墊片壓緊時(shí)對(duì)中的定位缺口;⑥板片組裝后保持流道一定的間隙、并使流層“網(wǎng)狀”化的觸點(diǎn),可使板片在兩側(cè)介質(zhì)有壓差情況下減少板片的變形;⑦使介質(zhì)能均勻沿板片流道寬度分布的導(dǎo)流槽;具有的共同特點(diǎn)高效間壁式熱交換器37①?gòu)?qiáng)化傳熱的凹凸形波紋;具有的共同特點(diǎn)高效間壁式熱交換器37介質(zhì)在板片間的流動(dòng)單邊流對(duì)角流換向板片:根據(jù)流程的需要,相應(yīng)不沖出某些角孔,介質(zhì)遇到盲孔即拐彎,進(jìn)行換向,增加介質(zhì)的流程單邊流對(duì)角流高效間壁式熱交換器38介質(zhì)在板片間的流動(dòng)單邊流對(duì)角流換向板片:根據(jù)流程的需要,相應(yīng)組裝形成三種典型形式:流體在每一程內(nèi)流經(jīng)每一垂直流動(dòng)后,改變方向,流經(jīng)下一程兩介質(zhì)的主體流向是逆流,但相鄰流道中有并流也有逆流。高效間壁式熱交換器39組裝形成三種典型形式:流體在每一程內(nèi)流經(jīng)每一垂直流動(dòng)后,改變并聯(lián)流程介質(zhì)分別流入平行的流道,然后匯集成一股流出,為單程高效間壁式熱交換器40并聯(lián)流程介質(zhì)分別流入平行的流道,然后匯集成一股流出,為單程高復(fù)雜流程同一程內(nèi)流道是并聯(lián)的,在程與程之間是串聯(lián)的高效間壁式熱交換器41復(fù)雜流程同一程內(nèi)流道是并聯(lián)的,在程與程之間是串聯(lián)的高效間壁式流程組合方式高效間壁式熱交換器42流程組合方式高效間壁式熱交換器42流程組合的表示方式M1,M2,M3,m1,m2,m3——熱側(cè)、冷側(cè)流體流道相同的流程數(shù)N1,N2,N3,n1,n2,n3——相應(yīng)于對(duì)應(yīng)流程內(nèi)的流道數(shù)都是從固定壓緊板開(kāi)始高效間壁式熱交換器43流程組合的表示方式M1,M2,M3,m1,m2,m3——熱側(cè)綜上所述流程可以是單流程或多流程,兩流體的流程數(shù)可以相等或不相等兩流體的流程中通道數(shù)不一定相等習(xí)慣上以(流程×通道數(shù))來(lái)表示流程板片的組合1×4表示甲流體為單流程、四通道2×2表示乙流體為兩流程、兩通道高效間壁式熱交換器44綜上所述流程可以是單流程或多流程,兩流體的流程數(shù)可以相等或不b密封墊圈密封作用,防止介質(zhì)漏出(外漏)在兩板片間造成一定的間隙,形成介質(zhì)的流道(內(nèi)漏)承受壓力、溫度,耐流體的侵蝕良好的彈性,可重復(fù)使用材料天然橡膠、丁晴橡膠、丁苯橡膠、氯丁橡膠、三元乙丙橡膠、硅膠(80-150℃以下)壓縮石棉、石棉橡膠(260-300℃)雙道密封信號(hào)孔(凹槽)當(dāng)介質(zhì)從第一道密封泄露時(shí),可以從信號(hào)空泄出,及早發(fā)現(xiàn)和檢修信號(hào)孔還可以避免介質(zhì)穿通,防止一種介質(zhì)漏到另一種介質(zhì)中去高效間壁式熱交換器45b密封墊圈密封作用,防止介質(zhì)漏出(外漏)在兩板片間造成一定雙道密封高效間壁式熱交換器46雙道密封高效間壁式熱交換器46板式換熱器的墊圈高效間壁式熱交換器47板式換熱器的墊圈高效間壁式熱交換器47c壓緊裝置
將墊圈壓緊,產(chǎn)生足夠密封力,固定與活動(dòng)的壓緊板、壓緊螺栓組成:作用:高效間壁式熱交換器48c壓緊裝置將墊圈壓緊,產(chǎn)生足夠密封力,固定與活動(dòng)的壓緊板板式換熱器優(yōu)點(diǎn)結(jié)構(gòu)緊湊,占用空間小很小的空間即可提供較大的換熱面積,不需另外的拆裝空間;相同使用環(huán)境下,其占地面積和重量是其他類型換熱器的1/3~1/5。傳熱系數(shù)高雷諾準(zhǔn)數(shù)>10時(shí),即可產(chǎn)生劇烈湍流,一般總傳熱系數(shù)可高達(dá)3000~8000W/M2.K。端部溫差小逆流換熱,可達(dá)到1℃的端部溫差。熱損失小只有板片邊緣暴露,不需保溫,熱效率≥98%。適應(yīng)性好,易調(diào)整通過(guò)改變板片數(shù)目和組合方式即可調(diào)節(jié)換熱能力,與變化的熱負(fù)荷相匹配。流體滯留量小,對(duì)變化反應(yīng)迅速,拆裝簡(jiǎn)單,容易維護(hù)板片是獨(dú)立的單元體,拆裝簡(jiǎn)單,可將密封墊密閉的板片拆開(kāi)、清洗。結(jié)垢傾向低高度紊流、光滑板表面,使積垢機(jī)率很小,且具自清潔功能,不易堵塞。低成本使用一次沖壓成型的波紋板片裝配而成,金屬耗量低,當(dāng)使用耐蝕材料時(shí),投資成本明顯低于其他的換熱器。高效間壁式熱交換器49板式換熱器優(yōu)點(diǎn)結(jié)構(gòu)緊湊,占用空間小很小的空間即可提供較大的板式換熱器缺點(diǎn)缺點(diǎn):處理能力不大,操作壓力比較低,一般不超過(guò)20atm,受墊片耐熱性的限制,操作溫度不能太高,一般合成橡膠墊不超過(guò)130℃,壓縮石棉墊圈也不超過(guò)250℃。高效間壁式熱交換器50板式換熱器缺點(diǎn)缺點(diǎn):處理能力不大,操作壓力比較低,一般不超過(guò)3型號(hào)表示法板式換熱器代號(hào)板式波紋形式代號(hào)單板工程換熱面積設(shè)計(jì)壓力換熱器換熱面積墊片材料代號(hào)框架結(jié)構(gòu)形式代號(hào)舉例:BR0.3—1.6—15—N—IB_板式熱交換器BL_板式冷凝器BZ_板式蒸發(fā)器高效間壁式熱交換器513型號(hào)表示法板式換熱器代號(hào)板式波紋形式代號(hào)單板工程換熱面積第三節(jié)板翅式熱交換器1基本結(jié)構(gòu)板束導(dǎo)流片封頭隔板翅片封條基本單元(通道)高效間壁式熱交換器52第三節(jié)板翅式熱交換器1基本結(jié)構(gòu)板束導(dǎo)流片封頭隔板翅片板翅式換熱器結(jié)構(gòu)組成由基本換熱元件組成,(a),在兩塊平隔板1中夾著一塊波紋形導(dǎo)熱翅片3,兩端用側(cè)條2密封,形成一層基本換熱元件,許多這樣的元件交錯(cuò)疊合(使相鄰兩流道流動(dòng)方向交錯(cuò))焊接起來(lái)構(gòu)成板式換熱器。(b)是一種疊合方式。波紋板形式(a)為平直形翅片,還有鋸齒翅片圖、翅片帶孔圖、彎曲翅片圖等形式,目的是增加流體的擾動(dòng),增強(qiáng)傳熱。板翅式換熱器由于兩側(cè)都有翅片,做氣-氣換熱,傳熱系數(shù)對(duì)空氣可達(dá)350W/(m2·℃)。板翅換熱器結(jié)構(gòu)非常緊湊,輕巧,每立方米體積中容納的傳熱面積可高達(dá)4300m2,承壓可達(dá)100bar。但它容易堵塞,清洗困難,不易檢修。適用于清潔和無(wú)腐蝕的流體換熱。高效間壁式熱交換器53板翅式換熱器結(jié)構(gòu)組成由基本換熱元件組成,(a),在兩塊板翅式換熱器結(jié)構(gòu)原理圖1—平隔板;2—側(cè)條;3—翅片;4—流體高效間壁式熱交換器54板翅式換熱器結(jié)構(gòu)原理圖高效間壁式熱交換器54光直翅片鋸齒翅片多孔翅片高效間壁式熱交換器55光直翅片鋸齒翅片多孔翅片高效間壁式熱交換器55
板翅式換熱器1,3—側(cè)板;2,5—隔板;4—翅片不同流型的板束通道高效間壁式熱交換器56板翅式換熱器不同流型的板束通道高效間壁式熱交換器56高效間壁式熱交換器57高效間壁式熱交換器57a翅片b隔板c封條d分配段e集流箱兩種流體逆流換熱時(shí)板翅式熱交換器分解圖高效間壁式熱交換器58a翅片b隔板c封條d分配段e集流箱兩種流體逆流換熱a翅片擴(kuò)大傳熱面積,提高換熱器緊湊性和傳熱效率支撐隔板,提高熱交換器的強(qiáng)度和承壓能力1平直翅片(PZ)具有很長(zhǎng)光滑壁的長(zhǎng)方形翅片,流動(dòng)和傳熱特性與圓管內(nèi)的相似。流動(dòng)阻力小,換熱系數(shù)也很小適用于:阻力要求嚴(yán)格,而本身對(duì)流換熱系數(shù)較大的場(chǎng)合。傳熱機(jī)理:二次傳熱表面高效間壁式熱交換器59a翅片擴(kuò)大傳熱面積,提高換熱器緊湊性和傳熱效率支撐隔板,提2鋸齒形翅片(JC)將平直翅片切成許多短小片段,相互錯(cuò)開(kāi)一定的間隔,間斷式;促進(jìn)流體的湍動(dòng),破壞熱邊界層,強(qiáng)化換熱;適用于:氣體通道,高、低溫介質(zhì)溫差較大的場(chǎng)合、黏度較大的油通道;傳熱性能與翅片切開(kāi)長(zhǎng)度有關(guān)。高效間壁式熱交換器602鋸齒形翅片(JC)將平直翅片切成許多短小片段,相互錯(cuò)開(kāi)一3多孔翅片(DK)平直翅片上沖出許多圓孔或方孔而形成,翅片開(kāi)孔率5-10%,孔的排列方式有長(zhǎng)方形、平行四邊形、正三角形;孔破壞傳熱邊界層,提高傳熱效果,高Re數(shù)時(shí)會(huì)出現(xiàn)噪音和振動(dòng);開(kāi)孔有利于流體的均勻分配,利于介質(zhì)中雜質(zhì)、顆粒的沖刷和排除;適用于:有相變介質(zhì)的換熱,用作入口處的導(dǎo)流片高效間壁式熱交換器613多孔翅片(DK)平直翅片上沖出許多圓孔或方孔而形成,翅片4波紋翅片(PW)在平直翅片上壓成一定的波形而形成,傳熱效果介于平直形和鋸齒形之間;流體在內(nèi)流動(dòng)時(shí)不斷改變流向,促進(jìn)湍動(dòng),分離、破壞熱邊界層,強(qiáng)化傳熱;波紋越密,波幅越大,傳熱性能越好,但阻力也增大;耐壓強(qiáng)度較高;適用于:壓力較高的氣體換熱場(chǎng)合。其他:百葉窗式,片條式翅片、釘狀翅片高效間壁式熱交換器624波紋翅片(PW)在平直翅片上壓成一定的波形而形成,傳熱效翅片的表示方法:用漢語(yǔ)拼音和數(shù)字65PZ2103表示:65—翅高6.5mm21—節(jié)距2.1mm03—翅厚0.3mmPZ—平直高效間壁式熱交換器63翅片的表示方法:用漢語(yǔ)拼音和數(shù)字65PZ2103表示:65—b封條使流體在單元體的流道中流動(dòng)而不向兩側(cè)外流c隔板表面覆蓋一層釬料合金的金屬板,與翅片焊接成整體,釬料合金厚度約為0.1-0.4mm。含硅5-12%d導(dǎo)流片(分配段)使介質(zhì)在翅片中均勻分布,便于封頭的布置保護(hù)較薄翅片制造時(shí)不受損壞,避免通道堵塞高效間壁式熱交換器64b封條使流體在單元體的流道中流動(dòng)而不向兩側(cè)外流c隔板表面高效間壁式熱交換器65高效間壁式熱交換器65I型:主要用于換熱器的端部有兩個(gè)封頭,需把流體引導(dǎo)到端部一例的封頭內(nèi)的場(chǎng)合。II型:主要用于換熱器端部有三個(gè)以上的封頭,需把一股流體引導(dǎo)到中間封頭的場(chǎng)合。III型:主要用于換熱器端部敞開(kāi)或僅有一個(gè)封頭的場(chǎng)合,或用于錯(cuò)流形的換熱器高效間壁式熱交換器66I型:主要用于換熱器的端部有兩個(gè)封頭,需把流體引導(dǎo)到端部一例IV型主要用于換熱器端部無(wú)法布置封頭,需把封頭布置于兩側(cè)的場(chǎng)合e封頭即為集流器,聚集流體,并使板束和工藝管道連接起來(lái)V型:應(yīng)用較少,主要用于管路布置中高效間壁式熱交換器67IV型主要用于換熱器端部無(wú)法布置封頭,需把封頭布置于兩側(cè)的順流形式換熱效率較低,應(yīng)用較少,主要用在加熱時(shí)需要避免流體被加熱(或冷卻)到高(或低)于某一規(guī)定溫度的場(chǎng)合3流道布置優(yōu)點(diǎn):高效間壁式熱交換器68順流形式換熱效率較低,應(yīng)用較少,主要用在加熱時(shí)需要避逆流形式熱利用率高,平均溫差較小,應(yīng)用最普遍優(yōu)點(diǎn):高效間壁式熱交換器69逆流形式熱利用率高,優(yōu)點(diǎn):高效間壁式熱交換器69錯(cuò)流形式錯(cuò)逆流形式傳熱效率高,可使換熱器布置比較合理,常用于一側(cè)有相變或溫差變化很小的場(chǎng)合可縮小通道截面積,提高介質(zhì)初速,從而提高給熱系數(shù),結(jié)構(gòu)緊湊,適用于兩種流體換熱系數(shù)相差較大的場(chǎng)合優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn):高效間壁式熱交換器70錯(cuò)流形式錯(cuò)逆流形式傳熱效率高,可使換熱器混流形式可同時(shí)處理幾種流體的換熱,并能合理分配各種流體的傳熱面積,使換熱器更為緊湊,減小冷量損失,適用于多種流體進(jìn)行換熱的場(chǎng)合優(yōu)點(diǎn):高效間壁式熱交換器71混流形式可同時(shí)處理幾種流體的換熱,并能合4組裝結(jié)構(gòu)并聯(lián)組裝在制造時(shí)截面積和長(zhǎng)度都要受到釬焊工藝的限制單個(gè)板束熱交換器不能滿足使用需要,采用組裝體高效間壁式熱交換器724組裝結(jié)構(gòu)并聯(lián)組裝在制造時(shí)截面積和長(zhǎng)度都要受串聯(lián)組裝高效間壁式熱交換器73串高效間壁式熱交換器73串并聯(lián)組裝高效間壁式熱交換器74串并聯(lián)組裝高效間壁式熱交換器745優(yōu)缺點(diǎn)傳熱效率高:可對(duì)介質(zhì)造成擾動(dòng),使邊界層不斷破裂更新,從熱強(qiáng)化換熱結(jié)構(gòu)緊湊,重量輕:重量?jī)H為具有相同換熱面積的管殼式的1/10,而單位傳熱面積的金屬消耗比管殼式小幾倍適用范圍廣:可以適用于氣—?dú)?、氣—液、液—液間各種不同介質(zhì)患熱,亦可用作蒸發(fā)器、冷凝器。適用于逆流、錯(cuò)流、多股流、多程流等不同工況的換熱,可在-273℃—+500℃溫度范圍內(nèi)使用同一設(shè)備內(nèi),可允許2-9種介質(zhì)間進(jìn)行換熱制造工藝復(fù)雜,且要求嚴(yán)格容易堵塞,清洗和檢修較困難高效間壁式熱交換器755優(yōu)缺點(diǎn)傳熱效率高:可對(duì)介質(zhì)造成擾動(dòng),使邊界層不斷破裂更新2傳熱機(jī)理
傳熱特點(diǎn)是:具有擴(kuò)展的二次傳熱表面(翅片)。如圖所示,高溫側(cè)流體的熱量除了由一次表面(隔板)導(dǎo)入低溫側(cè)流體,還沿翅片高度方向傳遞部分熱量。即沿翅片高度方向由隔板導(dǎo)入熱量,再將這些熱量對(duì)流傳遞給低溫側(cè)流體。翅片高度大大超過(guò)了翅片的厚度,因此沿翅片高度方向的導(dǎo)熱過(guò)程類似于均質(zhì)細(xì)長(zhǎng)導(dǎo)桿的導(dǎo)熱,翅片熱阻不能被忽略。翅片表面的溫度分布情況如果所示。翅片兩端溫度最高,等于隔板溫度。隨著翅片和流體的對(duì)流放熱,溫度不斷降低直至在翅片中部趨于流體溫度。高效間壁式熱交換器762傳熱機(jī)理傳熱特點(diǎn)是:具有擴(kuò)展的二次傳熱表面(翅片)第五節(jié)熱管熱交換器1熱管的發(fā)展及現(xiàn)狀1944年:通用發(fā)動(dòng)機(jī)公司的R.S.Gaugler首先提出了熱管的工作原理,但是他的想法當(dāng)時(shí)并沒(méi)有被廣泛的采納利用。1963年:美國(guó)的LosAlamos國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的G.M.Grover重新獨(dú)立發(fā)明了這種傳熱元件,并進(jìn)行了性能測(cè)試實(shí)驗(yàn),將這種傳熱元件正式命名為熱管-heatpipe。1965年:Cotter首次提出了較完整的熱管理論。70年代以來(lái):熱管技術(shù)飛速發(fā)展.我國(guó)也自70年代開(kāi)始,展開(kāi)了對(duì)熱管的研究和應(yīng)用?,F(xiàn)在熱管在電子工業(yè)、余熱回收、新能源等方面得到了廣泛應(yīng)用熱管的工作原理及結(jié)構(gòu)高效間壁式熱交換器77第五節(jié)熱管熱交換器1熱管的發(fā)展及現(xiàn)狀1944年:通用發(fā)動(dòng)2熱管的組成
熱管是一種利用氣化和冷凝的高潛熱及毛細(xì)抽吸現(xiàn)象,無(wú)需外界動(dòng)力而能夠進(jìn)行傳熱的高效節(jié)能元件以吸熱芯熱管來(lái)介紹熱管的結(jié)構(gòu)管殼毛細(xì)多空材料(管芯)蒸汽通道蒸發(fā)段絕熱段冷凝段高效間壁式熱交換器782熱管的組成熱管是一種利用氣化和冷凝的高潛熱及毛細(xì)抽吸現(xiàn)3熱管的工作過(guò)程
熱量由蒸發(fā)段輸入后,毛細(xì)材料中的工作液受熱蒸發(fā),蒸汽順著蒸汽通道流向冷凝段;在冷凝段,蒸汽受到冷凝結(jié)成液體,放出熱量;凝結(jié)液體再沿多孔材料靠毛細(xì)力的作用流回蒸發(fā)段。高效間壁式熱交換器793熱管的工作過(guò)程熱量由蒸發(fā)段輸入后,毛細(xì)材料高效間壁式熱交換器80高效間壁式熱交換器80
熱管工作的主要任務(wù)是從加熱段吸收熱量,通過(guò)內(nèi)部相變傳熱過(guò)程,把熱量輸送到冷卻段,從而實(shí)現(xiàn)熱量轉(zhuǎn)移,完成這一轉(zhuǎn)移有六個(gè)同時(shí)發(fā)生又相互關(guān)聯(lián)的主要過(guò)程:(1)熱量從熱源通過(guò)熱管管殼和吸液芯(吸液芯中充滿工作液體)傳遞到液—汽分界面(2)液體的蒸發(fā)段內(nèi)的液—汽分界面上蒸發(fā)(3)蒸氣腔內(nèi)的蒸汽從蒸發(fā)段流到冷卻段(4)蒸氣在冷卻段內(nèi)的汽—液分界面上的凝結(jié)(5)熱量從液—汽分界面通過(guò)吸液芯、液體和管壁傳給冷源(6)在吸液芯內(nèi)由毛細(xì)作用使冷凝液從冷卻段回流到蒸發(fā)段高效間壁式熱交換器81熱管工作的主要任務(wù)是從加熱段吸收熱量,通過(guò)內(nèi)部相變傳管殼作用:將熱管的工作部分封閉起來(lái),在熱管兩端部接受和放出熱量,并承受一定的壓力要求:a在整個(gè)工作壓力范圍內(nèi)不發(fā)生工質(zhì)泄露,壽命夠長(zhǎng)b管殼結(jié)構(gòu)既能承受內(nèi)部最大的蒸汽壓力,又能兼顧降低管壁熱阻,管壁盡可能薄c管殼材料與工質(zhì)必須相容,避免有腐蝕和氣體產(chǎn)生的現(xiàn)象出現(xiàn)d管殼材料經(jīng)得住工藝除氣工程中的高溫e管殼材料濕潤(rùn)性好,導(dǎo)熱系數(shù)高材料:不繡鋼,銅,鋁,鎳,玻璃,陶瓷高效間壁式熱交換器82管殼作用:將熱管的工作部分封閉起來(lái),在熱管兩端部接受和放出管芯(毛細(xì)多孔材料)作用:產(chǎn)生毛細(xì)抽吸力,使液體由冷凝段回流到蒸發(fā)段要求:a起到有效的毛細(xì)泵作用b與工質(zhì)、管壁材料必須相容c具有較高滲透率且傳熱性能好d具有足夠的剛性,以保證吸液芯與管壁緊密接觸e便于加工,性能可靠,經(jīng)濟(jì)性好分類:a緊貼管壁的單層及多層網(wǎng)芯高效間壁式熱交換器83管芯(毛細(xì)多孔材料)作用:產(chǎn)生毛細(xì)抽吸力,使液體由冷凝段回流b燒結(jié)粉末管芯c軸向槽道式管芯d組合管芯一定數(shù)目的金屬粉末或金屬絲網(wǎng)燒結(jié)在管內(nèi)壁面而成在管殼內(nèi)壁開(kāi)軸向細(xì)槽,以提供毛細(xì)壓頭及液體回流通道高效間壁式熱交換器84b燒結(jié)粉末管芯c軸向槽道式管芯d組合管芯一定數(shù)目的金屬工作液作用:攜帶熱量要求:a具有較高的汽化潛熱和導(dǎo)熱系數(shù),及合適的飽和壓力和沸點(diǎn)b具有較低的粘度,良好的穩(wěn)定性c具有較大的表面張力和潤(rùn)濕毛細(xì)結(jié)構(gòu)的能力d對(duì)毛細(xì)結(jié)構(gòu)和管壁無(wú)溶解作用種類:隨熱管內(nèi)部的工作溫度而定低溫范圍內(nèi):乙醇,丙酮,氟利昂,液氨,液氮,液氫常溫:水高溫范圍內(nèi):聯(lián)苯,萘,汞,液態(tài)金屬(鉀、鈉、鉀鈉合金)高效間壁式熱交換器85工作液作用:攜帶熱量要求:a具有較高的汽化潛熱和導(dǎo)熱系數(shù),4熱管的分類吸熱芯熱管(依靠毛細(xì)力)兩相熱虹吸管(依靠重力回流)旋轉(zhuǎn)熱管(依靠離心力)重力輔助(依靠毛細(xì)力和重力)
電動(dòng)力熱管磁液體動(dòng)力熱管平板熱管脈動(dòng)熱管回路熱管高效間壁式熱交換器864熱管的分類吸熱芯熱管(依靠毛細(xì)力)兩相熱虹吸管(依靠重力5熱管工作時(shí)的特點(diǎn)
假設(shè)熱管中沿蒸發(fā)段蒸發(fā)是均勻的,沿冷凝段冷凝也是均勻的,則熱管工作時(shí)其內(nèi)的質(zhì)量流量、壓力及溫度分布如圖:質(zhì)量流量:在冷凝段上,工作液在流動(dòng)方向上因蒸汽不斷冷凝而增加;而在蒸發(fā)段,工作液在流動(dòng)方向上因蒸發(fā)而不斷減少;在絕熱段,工作液保持不變溫度:蒸發(fā)段的飽和溫度稍高于冷凝段飽和溫度,此溫差<1-2℃壓力:高效間壁式熱交換器875熱管工作時(shí)的特點(diǎn)假設(shè)熱管中沿蒸發(fā)段蒸發(fā)是均勻的表面張力與毛細(xì)管現(xiàn)象表面張力:在等溫情況下增加液體單位表面積所需要的功。接觸角θ:液體表面及固體表面切線間的夾角。θ>90°,為不浸潤(rùn)液體,液面在表面張力的作用下下降。θ<90°,為浸潤(rùn)液體,液面在表面張力的作用下上升
6普通熱管原理高效間壁式熱交換器88表面張力與毛細(xì)管現(xiàn)象6普通熱管原理高效間壁式熱交換器88受力分析得到方程:假定R1=R2整理后得到:高效間壁式熱交換器89受力分析得到方程:假定R1=R2整理后得到:高效間壁式熱交換熱管內(nèi)的毛細(xì)頭平衡時(shí)有:上升高度h:就是毛細(xì)頭,它是熱管循環(huán)的基本推動(dòng)力高效間壁式熱交換器90熱管內(nèi)的毛細(xì)頭平衡時(shí)有:上升高度h:就是毛細(xì)頭,它是熱管循環(huán)7熱管的傳熱極限粘性極限聲速極限攜帶極限毛細(xì)極限沸騰極限高效間壁式熱交換器917熱管的傳熱極限粘性極限聲速極限攜帶極限毛細(xì)極限沸騰極限高粘性極限:1-2熱管中蒸汽流動(dòng)的粘滯阻力限制了熱管的最大傳熱能力聲速極限:2-3熱管內(nèi)蒸汽流速在某一點(diǎn)達(dá)到當(dāng)?shù)芈曀俣拗茻岬膫鳠崮芰y帶極限:3-4熱管內(nèi)部蒸氣流速過(guò)高,將逆向回流的冷凝液體部分地從汽—液交界面上“撕脫”下來(lái),攜帶至熱管的冷凝段,從而破壞了熱管的正常工作并達(dá)到傳熱極限高效間壁式熱交換器92粘性極限:1-2熱管中蒸汽流動(dòng)的粘滯阻力限制了熱管的最大傳熱毛細(xì)極限:4-5熱管在工作條件下,內(nèi)部的汽、液循環(huán)流動(dòng)所產(chǎn)生的壓力降和重力場(chǎng)對(duì)管內(nèi)流動(dòng)的影響,由此面帶來(lái)的壓力損失恰好與熱管內(nèi)吸液芯所產(chǎn)生的最大毛細(xì)壓頭相平衡,此時(shí)所達(dá)到的熱管傳熱極限沸騰極限:5-6熱管加熱段吸液芯中的液體受熱沸騰所產(chǎn)生的氣泡阻礙了正常液體的回流,或由于徑向熱流密度過(guò)大,從而形成膜態(tài)沸騰,使得壁面干涸所產(chǎn)生的傳熱極限高效間壁式熱交換器93毛細(xì)極限:4-5熱管在工作條件下,內(nèi)部的汽、液循環(huán)流動(dòng)所產(chǎn)生8熱管的優(yōu)點(diǎn)很高的導(dǎo)熱性:比普通的金屬導(dǎo)體高幾個(gè)數(shù)量級(jí)。優(yōu)良的等溫性:蒸汽處于飽和狀態(tài),從而保證了很小的溫差,利用該特性來(lái)實(shí)現(xiàn)溫度展平。熱流密度可變性:可以通過(guò)改變蒸發(fā)段和冷凝段的面積來(lái)很方便的調(diào)節(jié)熱流密度。熱流方向的可逆性:由于其內(nèi)部循環(huán)動(dòng)力是毛細(xì)力,所以任意一端受熱都可以成為蒸發(fā)段。環(huán)境的適應(yīng)性:熱管的形狀可以隨熱源和冷源的條件而變化,并可以將熱源和冷源分隔在兩個(gè)場(chǎng)所進(jìn)行熱交換。高效間壁式熱交換器948熱管的優(yōu)點(diǎn)很高的導(dǎo)熱性:比普通的金屬導(dǎo)體高幾個(gè)數(shù)量級(jí)。高由兩塊平行的板殼和吸液芯組成,通道截面為扁平的矩形。目前,出現(xiàn)了由多個(gè)微型熱管平行排列組成的新型平板熱管,它的兩塊平行紫銅板中間采用焊接的方式固定若干互相平行的細(xì)銅絲,其中每相鄰兩根銅絲和上下兩塊紫銅板之間圍成一個(gè)通道,通道截面由兩條半圓曲線和兩條平行直線構(gòu)成。平板熱管由于質(zhì)量輕、良好的啟動(dòng)性和均溫性的優(yōu)勢(shì),而成為目前電子元件散熱方面的熱點(diǎn)研究,在國(guó)外已經(jīng)得到應(yīng)用。平板熱管高效間壁式熱交換器95平板熱管高效間壁式熱交換器95脈動(dòng)熱管是由金屬毛細(xì)管彎曲成蛇形結(jié)構(gòu),管內(nèi)抽成真空后充注部分工作介質(zhì),由于管徑足夠小,管內(nèi)將形成氣泡柱和液體柱間隔布置并呈隨機(jī)分布的狀態(tài)。在蒸發(fā)端,工質(zhì)吸熱產(chǎn)生氣泡,迅速膨脹和升壓,推動(dòng)工質(zhì)流向低溫冷凝端。那里,氣泡冷卻收縮并破裂,壓力下降。這樣,由于兩端間存在壓差以及相鄰管子之間存在的壓力不平衡,使得工質(zhì)在蒸發(fā)端和冷凝端之間振蕩流動(dòng),從而實(shí)現(xiàn)熱量的傳遞高效間壁式熱交換器96脈動(dòng)熱管是由金屬毛細(xì)管彎曲成蛇形結(jié)構(gòu),高效間壁式熱交換器96(LoopHeatPipe,簡(jiǎn)稱LHP)作為一種新型熱控技術(shù),經(jīng)過(guò)近三十年的發(fā)展,已日趨成熟,利用蒸發(fā)器內(nèi)的毛細(xì)芯產(chǎn)生的毛細(xì)力驅(qū)動(dòng)回路運(yùn)行,利用工質(zhì)的蒸發(fā)和冷凝,能在小溫差、長(zhǎng)距離的情況下傳遞大量的熱量,是一種高效的兩相傳熱裝置,主要應(yīng)用于空間技術(shù)熱控制。環(huán)路熱管高效間壁式熱交換器97(LoopHeatPipe,簡(jiǎn)稱LHP)作Thankyouforyourattention高效間壁式熱交換器98Thankyoufor高效間壁式熱交換器984混合式熱交換器4.1冷水塔4.1.1冷水塔的類型(干式和濕式)(★)4.1.2冷水塔的構(gòu)造(★)4.1.3冷水塔的工作原理(★)4.1.4冷水塔的熱力計(jì)算4.1.5冷水塔的通風(fēng)阻力計(jì)算4.1.6冷水塔的設(shè)計(jì)計(jì)算依靠冷、熱流體直接接觸進(jìn)行傳熱的,這種方式避免了傳熱間壁及其兩側(cè)污垢所形成的熱阻。高效間壁式熱交換器994混合式熱交換器4.1冷水塔依靠冷、熱流體直接接觸進(jìn)行傳思考題:1冷水塔的構(gòu)造包括哪幾部分?各自的作用是什么?2冷水塔內(nèi)水溫下降的原因是什么?各自的推動(dòng)力是什么?3冷卻數(shù)和冷水塔特性數(shù)的定義各是什么?其意義各是什么?各值均與那些量有關(guān)?計(jì)算中兩值各怎么確定?高效間壁式熱交換器100思考題:高效間壁式熱交換器1004.2噴射式熱交換器4.2.1噴射式熱交換器的一般問(wèn)題(★)4.2.2汽—水噴射式熱交換器4.2.3水—水噴射式熱交換器思考題:1噴射式熱交換器內(nèi)部流體的運(yùn)動(dòng)可用什么定律來(lái)描述?2噴射系數(shù)對(duì)汽—水噴射式熱交換器的影響是什么?高效間壁式熱交換器1014.2噴射式熱交換器高效間壁式熱交換器1014.3混合式冷凝器4.3.1混合式冷凝器的類型4.3.2液柱式冷凝器的設(shè)計(jì)計(jì)算(▼)4.3.3液柱式冷凝器的安裝(▼)思考題:混合式冷凝器的類型有哪些?工作原理各是什么?高效間壁式熱交換器1024.3混合式冷凝器高效間壁式熱交換器102演講完畢,謝謝聽(tīng)講!再見(jiàn),seeyouagain3rew2022/12/20高效間壁式熱交換器演講完畢,謝謝聽(tīng)講!再見(jiàn),seeyouagain3rew103高效間壁式熱交換器2022/12/20高效間壁式熱交換器高效間壁式熱交換器2022/12/19高效間壁式熱交換器104高效間壁式熱交換器3.1螺旋板式熱交換器3.2板式熱交換器3.3板翅式熱交換器3.4翅片管熱交換器3.5熱管熱交換器3.6蒸發(fā)冷卻(冷凝)器的結(jié)構(gòu)高效間壁式熱交換器105高效間壁式熱交換器3.1螺旋板式熱交換器高效間壁式熱交換器高效就是換熱效率高,結(jié)構(gòu)緊湊即在增加換熱器的傳熱面積的同時(shí),也要減小換熱器的體積“緊湊性”—熱交換器的單位體積中所包含的傳熱面積的大小,m2/m3緊湊式熱交換器:>700m2/m3非緊湊性熱交換器:<700m2/m3高效間壁式熱交換器高效間壁式熱交換器106高效就是換熱效率高,結(jié)構(gòu)緊湊高效間壁式熱交換器高效間壁式熱交螺旋板式換熱器螺旋板式換熱器由兩塊金屬薄板焊接在一塊分隔板上并卷制成螺旋狀而構(gòu)成的。卷制后,在器內(nèi)形成兩條相互隔開(kāi)的螺旋形通道,在頂、底部分別焊有封頭和兩流體進(jìn)出口接管。其中有一對(duì)進(jìn)出口接管是設(shè)在園周邊上,而另一對(duì)進(jìn)出口則設(shè)在圓鼓的軸心上。換熱時(shí),冷、熱流體分別進(jìn)入兩條通道,在器內(nèi)作嚴(yán)格的逆流流動(dòng)。第一節(jié)螺旋板式熱交換器高效間壁式熱交換器107螺旋板式換熱器螺旋板式換熱器由兩塊金屬薄板焊接在一塊分隔板上基本構(gòu)造外殼
螺旋體密封裝置進(jìn)出口中心處有隔板將板片兩側(cè)流體隔開(kāi),各通道為環(huán)狀單一通道,其截面積為矩形,進(jìn)出管分別接于兩通道的邊緣端具體的說(shuō)螺旋板式熱交換器的構(gòu)造螺旋形傳熱板隔板頭蓋連接管高效間壁式熱交換器108基本構(gòu)造外殼螺旋體密封裝置進(jìn)出口中心處有隔板將板片工作過(guò)程
冷熱兩種流體分別在兩個(gè)螺旋通道中流動(dòng),流體1從中心進(jìn)入,沿螺旋形通道流到周邊流出;流體2則由周邊進(jìn)入,沿螺旋通道流到中心流出。螺旋流道有利于提高傳熱系數(shù)。高效間壁式熱交換器109工作過(guò)程冷熱兩種流體分別在兩個(gè)螺旋通道中流動(dòng)定距柱作用保證流道的間距;加強(qiáng)湍流;增加螺旋板剛度。固定方式用3~10mm的圓鋼在卷板前預(yù)先焊接在鋼板上。高效間壁式熱交換器110定距柱作用保證流道的間距;固定方式用3~10mm的圓鋼在卷板高效間壁式熱交換器111高效間壁式熱交換器8分類不可拆式:可拆式通道兩端全部墊入密封條后焊接密封冷流體由外周邊流向中心排出,熱流體由中心外周排出,純逆流夜—液熱交換器,公稱壓力<2.5MPa通道兩端面交錯(cuò)焊死,兩端面的密封采用端蓋加墊片冷流體由外周流向中心,熱流體由中心流向周邊,純逆流氣—液熱交換器,公稱壓力<1.6MPa一通道兩端焊死,另一通道兩端全部敞開(kāi),兩端面的密封采用端蓋加墊片一側(cè)流體由外周流向中心在流向另一周邊,另側(cè)流體做軸向流動(dòng)氣—液冷凝器,公稱壓力<1.6MPa高效間壁式熱交換器112分類不可拆式:通道兩端全部墊入密封條后焊接密封冷流體由外周螺旋板式換熱器按流道布置和封頭形式可分為:I型結(jié)構(gòu):兩個(gè)螺旋通道兩側(cè)完全焊接封閉,不可拆。兩流體均作螺旋運(yùn)動(dòng),通常冷流體由外周流入,熱流體從中心流入,形成完全逆流流動(dòng)。主要用于液體與液體之間的傳熱。II型結(jié)構(gòu):一個(gè)螺旋通道焊接封閉,另一通道的兩側(cè)敞開(kāi)。一流體作螺旋形流動(dòng),另一流體則作軸向流動(dòng)。適合于兩流體的流量相差很大的場(chǎng)合。常做蒸汽冷凝器、氣體冷卻器使用。III型結(jié)構(gòu):一流體作螺旋形流動(dòng),另一流體則是軸向流動(dòng)和螺旋流動(dòng)的組合,適用于蒸汽的冷凝和冷卻。高效間壁式熱交換器113螺旋板式換熱器按流道布置和封頭形式可分為:高效間壁式熱交換螺旋板換熱器結(jié)構(gòu)形式
Ⅲ型螺旋板換熱器
高效間壁式熱交換器114螺旋板換熱器結(jié)構(gòu)形式Ⅲ型螺旋板換熱器高效間壁式熱交換器1螺旋板式換熱器高效間壁式熱交換器115螺旋板式換熱器高效間壁式熱交換器12螺旋板式換熱器的特點(diǎn)傳熱系數(shù)高由于離心力的作用,可在較低Re數(shù)下出現(xiàn)湍流(Re=1400-1800),允許流速可達(dá)2m/s,故傳熱系數(shù)較高,如水對(duì)水的換熱,傳熱系數(shù)可達(dá)2000-3000W/(m2·K)。不易堵塞由于流速較高,又是在螺旋流道內(nèi)流動(dòng),能較好的發(fā)揮流體對(duì)板面的沖刷作用,因而流體中的懸浮物不易沉積下來(lái)。由于流道長(zhǎng),可為完全逆流,便于控制溫度和利用低溫?zé)嵩?,操作時(shí)允許較低的溫度差,因此,在一些低溫差傳熱的場(chǎng)合,采用螺旋板換熱器比較合適。結(jié)構(gòu)緊湊,制造簡(jiǎn)便,單位體積設(shè)備內(nèi)的傳熱面積約為列管式換熱器的3倍。操作壓力和溫度不能太高,尤其是所能承受的壓力比較低,操作壓力只能在20atm以下,操作溫度約在300-400℃以下。不易檢修,整個(gè)換熱器已被卷制焊接為一個(gè)整體,一旦發(fā)生中間泄漏或其他故障,設(shè)備即告報(bào)廢。高效間壁式熱交換器116螺旋板式換熱器的特點(diǎn)傳熱系數(shù)高由于離心力的作用,可在較低R(2)螺旋板式換熱器高效間壁式熱交換器117(2)螺旋板式換熱器高效間壁式熱交換器14高效間壁式熱交換器118高效間壁式熱交換器15結(jié)構(gòu)板式換熱器是由一組長(zhǎng)方形的薄金屬傳熱板片構(gòu)成,用框架將板片夾緊組裝于支架上。兩個(gè)相鄰板片的邊緣襯以墊片(各種橡膠或壓縮石棉等制成)壓緊,板片四角有圓孔,形成流體的通道。第二節(jié)板式熱交換器高效間壁式熱交換器119結(jié)構(gòu)板式換熱器是由一組長(zhǎng)方形的薄金屬傳熱板片構(gòu)成,第二節(jié)傳熱板片密封墊圈壓緊裝置軸及接口管等組成高效間壁式熱交換器120傳熱板片密封墊圈壓緊裝置軸及接口管等組成高效間壁式熱交換器1板式換熱器的構(gòu)造高效間壁式熱交換器121板式換熱器的構(gòu)造高效間壁式熱交換器18高效間壁式熱交換器122高效間壁式熱交換器19高效間壁式熱交換器123高效間壁式熱交換器20平板式換熱器若干矩形板片,其上四角開(kāi)有圓孔,通過(guò)圓孔外設(shè)置或不設(shè)置圓環(huán)形墊片可使每個(gè)板間通道只留兩個(gè)孔相連。(a)平板式換熱器流向示意圖(b)平板式換熱器板片平板式換熱器高效間壁式熱交換器124平板式換熱器(a)平板式換熱器流向示意圖(
板四角開(kāi)有角孔,流體由一個(gè)角孔流入,即在兩塊板形成的流道中流動(dòng),而經(jīng)另一對(duì)角線角孔流出(該板的另外兩個(gè)角孔則由墊片堵住),流道很窄,通常只有3~4mm,冷熱兩流體的流道彼此相間隔。為了強(qiáng)化流體在流道中的擾動(dòng),板面都做成波紋形。板片間裝有密封墊片,它既用來(lái)防漏,又用以控制兩板間的距離。冷熱兩流體分別由板的上、下角孔進(jìn)入換熱器,并相間流過(guò)奇數(shù)及偶數(shù)流道,然后再?gòu)南?、上角孔流出。傳熱板片是板式換熱器的關(guān)鍵元件,不同類型的板片直接影響到傳熱系數(shù)、流動(dòng)阻力和承受壓力的能力。板片的材料,通常為不銹鋼,對(duì)于腐蝕性強(qiáng)的流體(如海水冷卻器),可用鈦板。工作過(guò)程高效間壁式熱交換器125板四角開(kāi)有角孔,流體由一個(gè)角孔流入,即在兩塊板式換熱器結(jié)構(gòu)原理圖
高效間壁式熱交換器126板式換熱器結(jié)構(gòu)原理圖高效間壁式熱交換器23高效間壁式熱交換器127高效間壁式熱交換器24板式換熱器高效間壁式熱交換器128板式換熱器高效間壁式熱交換器25板式換熱器的工作原理高效間壁式熱交換器129板式換熱器的工作原理高效間壁式熱交換器261.固定壓緊板2.夾緊螺栓3.前端板
4.換熱板片5.密封墊片6.后端板
7.下導(dǎo)板8.后支柱9.活動(dòng)壓緊板
10.上導(dǎo)板高效間壁式熱交換器1301.固定壓緊板2.夾緊螺栓3.前端板
4.換熱板片安裝
固定壓緊板上交替的安放一張板片和一個(gè)墊圈,然后安放活動(dòng)壓緊板,旋轉(zhuǎn)壓緊螺栓。1—上導(dǎo)桿;2—墊片;3—傳熱板片;4—角孔;5—前支柱;6—固定端板;7—下導(dǎo)桿;8—活動(dòng)端板高效間壁式熱交換器131安裝固定壓緊板上交替的安放一張板片和一個(gè)墊圈,1高效間壁式熱交換器132高效間壁式熱交換器29高效間壁式熱交換器133高效間壁式熱交換器30a傳熱板片流體在低速下發(fā)生強(qiáng)烈湍流,以強(qiáng)化傳熱提高板片剛度,能耐較高的壓力人字形板水平平直波紋板鋸齒形板作用:類型:高效間壁式熱交換器134a傳熱板片流體在低速下發(fā)生強(qiáng)烈湍流,以強(qiáng)化傳熱人字形板水平高效間壁式熱交換器135高效間壁式熱交換器32板片的樣式高效間壁式熱交換器136板片的樣式高效間壁式熱交換器33高效間壁式熱交換器137高效間壁式熱交換器34高效間壁式熱交換器138高效間壁式熱交換器35高效間壁式熱交換器139高效間壁式熱交換器36①?gòu)?qiáng)化傳熱的凹凸形波紋;②用以安裝密封墊片的密封槽;③介質(zhì)進(jìn)出的角孔;④板片懸掛裝置(缺口);⑤保證密封墊片壓緊時(shí)對(duì)中的定位缺口;⑥板片組裝后保持流道一定的間隙、并使流層“網(wǎng)狀”化的觸點(diǎn),可使板片在兩側(cè)介質(zhì)有壓差情況下減少板片的變形;⑦使介質(zhì)能均勻沿板片流道寬度分布的導(dǎo)流槽;具有的共同特點(diǎn)高效間壁式熱交換器140①?gòu)?qiáng)化傳熱的凹凸形波紋;具有的共同特點(diǎn)高效間壁式熱交換器37介質(zhì)在板片間的流動(dòng)單邊流對(duì)角流換向板片:根據(jù)流程的需要,相應(yīng)不沖出某些角孔,介質(zhì)遇到盲孔即拐彎,進(jìn)行換向,增加介質(zhì)的流程單邊流對(duì)角流高效間壁式熱交換器141介質(zhì)在板片間的流動(dòng)單邊流對(duì)角流換向板片:根據(jù)流程的需要,相應(yīng)組裝形成三種典型形式:流體在每一程內(nèi)流經(jīng)每一垂直流動(dòng)后,改變方向,流經(jīng)下一程兩介質(zhì)的主體流向是逆流,但相鄰流道中有并流也有逆流。高效間壁式熱交換器142組裝形成三種典型形式:流體在每一程內(nèi)流經(jīng)每一垂直流動(dòng)后,改變并聯(lián)流程介質(zhì)分別流入平行的流道,然后匯集成一股流出,為單程高效間壁式熱交換器143并聯(lián)流程介質(zhì)分別流入平行的流道,然后匯集成一股流出,為單程高復(fù)雜流程同一程內(nèi)流道是并聯(lián)的,在程與程之間是串聯(lián)的高效間壁式熱交換器144復(fù)雜流程同一程內(nèi)流道是并聯(lián)的,在程與程之間是串聯(lián)的高效間壁式流程組合方式高效間壁式熱交換器145流程組合方式高效間壁式熱交換器42流程組合的表示方式M1,M2,M3,m1,m2,m3——熱側(cè)、冷側(cè)流體流道相同的流程數(shù)N1,N2,N3,n1,n2,n3——相應(yīng)于對(duì)應(yīng)流程內(nèi)的流道數(shù)都是從固定壓緊板開(kāi)始高效間壁式熱交換器146流程組合的表示方式M1,M2,M3,m1,m2,m3——熱側(cè)綜上所述流程可以是單流程或多流程,兩流體的流程數(shù)可以相等或不相等兩流體的流程中通道數(shù)不一定相等習(xí)慣上以(流程×通道數(shù))來(lái)表示流程板片的組合1×4表示甲流體為單流程、四通道2×2表示乙流體為兩流程、兩通道高效間壁式熱交換器147綜上所述流程可以是單流程或多流程,兩流體的流程數(shù)可以相等或不b密封墊圈密封作用,防止介質(zhì)漏出(外漏)在兩板片間造成一定的間隙,形成介質(zhì)的流道(內(nèi)漏)承受壓力、溫度,耐流體的侵蝕良好的彈性,可重復(fù)使用材料天然橡膠、丁晴橡膠、丁苯橡膠、氯丁橡膠、三元乙丙橡膠、硅膠(80-150℃以下)壓縮石棉、石棉橡膠(260-300℃)雙道密封信號(hào)孔(凹槽)當(dāng)介質(zhì)從第一道密封泄露時(shí),可以從信號(hào)空泄出,及早發(fā)現(xiàn)和檢修信號(hào)孔還可以避免介質(zhì)穿通,防止一種介質(zhì)漏到另一種介質(zhì)中去高效間壁式熱交換器148b密封墊圈密封作用,防止介質(zhì)漏出(外漏)在兩板片間造成一定雙道密封高效間壁式熱交換器149雙道密封高效間壁式熱交換器46板式換熱器的墊圈高效間壁式熱交換器150板式換熱器的墊圈高效間壁式熱交換器47c壓緊裝置
將墊圈壓緊,產(chǎn)生足夠密封力,固定與活動(dòng)的壓緊板、壓緊螺栓組成:作用:高效間壁式熱交換器151c壓緊裝置將墊圈壓緊,產(chǎn)生足夠密封力,固定與活動(dòng)的壓緊板板式換熱器優(yōu)點(diǎn)結(jié)構(gòu)緊湊,占用空間小很小的空間即可提供較大的換熱面積,不需另外的拆裝空間;相同使用環(huán)境下,其占地面積和重量是其他類型換熱器的1/3~1/5。傳熱系數(shù)高雷諾準(zhǔn)數(shù)>10時(shí),即可產(chǎn)生劇烈湍流,一般總傳熱系數(shù)可高達(dá)3000~8000W/M2.K。端部溫差小逆流換熱,可達(dá)到1℃的端部溫差。熱損失小只有板片邊緣暴露,不需保溫,熱效率≥98%。適應(yīng)性好,易調(diào)整通過(guò)改變板片數(shù)目和組合方式即可調(diào)節(jié)換熱能力,與變化的熱負(fù)荷相匹配。流體滯留量小,對(duì)變化反應(yīng)迅速,拆裝簡(jiǎn)單,容易維護(hù)板片是獨(dú)立的單元體,拆裝簡(jiǎn)單,可將密封墊密閉的板片拆開(kāi)、清洗。結(jié)垢傾向低高度紊流、光滑板表面,使積垢機(jī)率很小,且具自清潔功能,不易堵塞。低成本使用一次沖壓成型的波紋板片裝配而成,金屬耗量低,當(dāng)使用耐蝕材料時(shí),投資成本明顯低于其他的換熱器。高效間壁式熱交換器152板式換熱器優(yōu)點(diǎn)結(jié)構(gòu)緊湊,占用空間小很小的空間即可提供較大的板式換熱器缺點(diǎn)缺點(diǎn):處理能力不大,操作壓力比較低,一般不超過(guò)20atm,受墊片耐熱性的限制,操作溫度不能太高,一般合成橡膠墊不超過(guò)130℃,壓縮石棉墊圈也不超過(guò)250℃。高效間壁式熱交換器153板式換熱器缺點(diǎn)缺點(diǎn):處理能力不大,操作壓力比較低,一般不超過(guò)3型號(hào)表示法板式換熱器代號(hào)板式波紋形式代號(hào)單板工程換熱面積設(shè)計(jì)壓力換熱器換熱面積墊片材料代號(hào)框架結(jié)構(gòu)形式代號(hào)舉例:BR0.3—1.6—15—N—IB_板式熱交換器BL_板式冷凝器BZ_板式蒸發(fā)器高效間壁式熱交換器1543型號(hào)表示法板式換熱器代號(hào)板式波紋形式代號(hào)單板工程換熱面積第三節(jié)板翅式熱交換器1基本結(jié)構(gòu)板束導(dǎo)流片封頭隔板翅片封條基本單元(通道)高效間壁式熱交換器155第三節(jié)板翅式熱交換器1基本結(jié)構(gòu)板束導(dǎo)流片封頭隔板翅片板翅式換熱器結(jié)構(gòu)組成由基本換熱元件組成,(a),在兩塊平隔板1中夾著一塊波紋形導(dǎo)熱翅片3,兩端用側(cè)條2密封,形成一層基本換熱元件,許多這樣的元件交錯(cuò)疊合(使相鄰兩流道流動(dòng)方向交錯(cuò))焊接起來(lái)構(gòu)成板式換熱器。(b)是一種疊合方式。波紋板形式(a)為平直形翅片,還有鋸齒翅片圖、翅片帶孔圖、彎曲翅片圖等形式,目的是增加流體的擾動(dòng),增強(qiáng)傳熱。板翅式換熱器由于兩側(cè)都有翅片,做氣-氣換熱,傳熱系數(shù)對(duì)空氣可達(dá)350W/(m2·℃)。板翅換熱器結(jié)構(gòu)非常緊湊,輕巧,每立方米體積中容納的傳熱面積可高達(dá)4300m2,承壓可達(dá)100bar。但它容易堵塞,清洗困難,不易檢修。適用于清潔和無(wú)腐蝕的流體換熱。高效間壁式熱交換器156板翅式換熱器結(jié)構(gòu)組成由基本換熱元件組成,(a),在兩塊板翅式換熱器結(jié)構(gòu)原理圖1—平隔板;2—側(cè)條;3—翅片;4—流體高效間壁式熱交換器157板翅式換熱器結(jié)構(gòu)原理圖高效間壁式熱交換器54光直翅片鋸齒翅片多孔翅片高效間壁式熱交換器158光直翅片鋸齒翅片多孔翅片高效間壁式熱交換器55
板翅式換熱器1,3—側(cè)板;2,5—隔板;4—翅片不同流型的板束通道高效間壁式熱交換器159板翅式換熱器不同流型的板束通道高效間壁式熱交換器56高效間壁式熱交換器160高效間壁式熱交換器57a翅片b隔板c封條d分配段e集流箱兩種流體逆流換熱時(shí)板翅式熱交換器分解圖高效間壁式熱交換器161a翅片b隔板c封條d分配段e集流箱兩種流體逆流換熱a翅片擴(kuò)大傳熱面積,提高換熱器緊湊性和傳熱效率支撐隔板,提高熱交換器的強(qiáng)度和承壓能力1平直翅片(PZ)具有很長(zhǎng)光滑壁的長(zhǎng)方形翅片,流動(dòng)和傳熱特性與圓管內(nèi)的相似。流動(dòng)阻力小,換熱系數(shù)也很小適用于:阻力要求嚴(yán)格,而本身對(duì)流換熱系數(shù)較大的場(chǎng)合。傳熱機(jī)理:二次傳熱表面高效間壁式熱交換器162a翅片擴(kuò)大傳熱面積,提高換熱器緊湊性和傳熱效率支撐隔板,提2鋸齒形翅片(JC)將平直翅片切成許多短小片段,相互錯(cuò)開(kāi)一定的間隔,間斷式;促進(jìn)流體的湍動(dòng),破壞熱邊界層,強(qiáng)化換熱;適用于:氣體通道,高、低溫介質(zhì)溫差較大的場(chǎng)合、黏度較大的油通道;傳熱性能與翅片切開(kāi)長(zhǎng)度有關(guān)。高效間壁式熱交換器1632鋸齒形翅片(JC)將平直翅片切成許多短小片段,相互錯(cuò)開(kāi)一3多孔翅片(DK)平直翅片上沖出許多圓孔或方孔而形成,翅片開(kāi)孔率5-10%,孔的排列方式有長(zhǎng)方形、平行四邊形、正三角形;孔破壞傳熱邊界層,提高傳熱效果,高Re數(shù)時(shí)會(huì)出現(xiàn)噪音和振動(dòng);開(kāi)孔有利于流體的均勻分配,利于介質(zhì)中雜質(zhì)、顆粒的沖刷和排除;適用于:有相變介質(zhì)的換熱,用作入口處的導(dǎo)流片高效間壁式熱交換器1643多孔翅片(DK)平直翅片上沖出許多圓孔或方孔而形成,翅片4波紋翅片(PW)在平直翅片上壓成一定的波形而形成,傳熱效果介于平直形和鋸齒形之間;流體在內(nèi)流動(dòng)時(shí)不斷改變流向,促進(jìn)湍動(dòng),分離、破壞熱邊界層,強(qiáng)化傳熱;波紋越密,波幅越大,傳熱性能越好,但阻力也增大;耐壓強(qiáng)度較高;適用于:壓力較高的氣體換熱場(chǎng)合。其他:百葉窗式,片條式翅片、釘狀翅片高效間壁式熱交換器1654波紋翅片(PW)在平直翅片上壓成一定的波形而形成,傳熱效翅片的表示方法:用漢語(yǔ)拼音和數(shù)字65PZ2103表示:65—翅高6.5mm21—節(jié)距2.1mm03—翅厚0.3mmPZ—平直高效間壁式熱交換器166翅片的表示方法:用漢語(yǔ)拼音和數(shù)字65PZ2103表示:65—b封條使流體在單元體的流道中流動(dòng)而不向兩側(cè)外流c隔板表面覆蓋一層釬料合金的金屬板,與翅片焊接成整體,釬料合金厚度約為0.1-0.4mm。含硅5-12%d導(dǎo)流片(分配段)使介質(zhì)在翅片中均勻分布,便于封頭的布置保護(hù)較薄翅片制造時(shí)不受損壞,避免通道堵塞高效間壁式熱交換器167b封條使流體在單元體的流道中流動(dòng)而不向兩側(cè)外流c隔板表面高效間壁式熱交換器168高效間壁式熱交換器65I型:主要用于換熱器的端部有兩個(gè)封頭,需把流體引導(dǎo)到端部一例的封頭內(nèi)的場(chǎng)合。II型:主要用于換熱器端部有三個(gè)以上的封頭,需把一股流體引導(dǎo)到中間封頭的場(chǎng)合。III型:主要用于換熱器端部敞開(kāi)或僅有一個(gè)封頭的場(chǎng)合,或用于錯(cuò)流形的換熱器高效間壁式熱交換器169I型:主要用于換熱器的端部有兩個(gè)封頭,需把流體引導(dǎo)到端部一例IV型主要用于換熱器端部無(wú)法布置封頭,需把封頭布置于兩側(cè)的場(chǎng)合e封頭即為集流器,聚集流體,并使板束和工藝管道連接起來(lái)V型:應(yīng)用較少,主要用于管路布置中高效間壁式熱交換器170IV型主要用于換熱器端部無(wú)法布置封頭,需把封頭布置于兩側(cè)的順流形式換熱效率較低,應(yīng)用較少,主要用在加熱時(shí)需要避免流體被加熱(或冷卻)到高(或低)于某一規(guī)定溫度的場(chǎng)合3流道布置優(yōu)點(diǎn):高效間壁式熱交換器171順流形式換熱效率較低,應(yīng)用較少,主要用在加熱時(shí)需要避逆流形式熱利用率高,平均溫差較小,應(yīng)用最普遍優(yōu)點(diǎn):高效間壁式熱交換器172逆流形式熱利用率高,優(yōu)點(diǎn):高效間壁式熱交換器69錯(cuò)流形式錯(cuò)逆流形式傳熱效率高,可使換熱器布置比較合理,常用于一側(cè)有相變或溫差變化很小的場(chǎng)合可縮小通道截面積,提高介質(zhì)初速,從而提高給熱系數(shù),結(jié)構(gòu)緊湊,適用于兩種流體換熱系數(shù)相差較大的場(chǎng)合優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn):高效間壁式熱交換器173錯(cuò)流形式錯(cuò)逆流形式傳熱效率高,可使換熱器混流形式可同時(shí)處理幾種流體的換熱,并能合理分配各種流體的傳熱面積,使換熱器更為緊湊,減小冷量損失,適用于多種流體進(jìn)行換熱的場(chǎng)合優(yōu)點(diǎn):高效間壁式熱交換器174混流形式可同時(shí)處理幾種流體的換熱,并能合4組裝結(jié)構(gòu)并聯(lián)組裝在制造時(shí)截面積和長(zhǎng)度都要受到釬焊工藝的限制單個(gè)板束熱交換器不能滿足使用需要,采用組裝體高效間壁式熱交換器1754組裝結(jié)構(gòu)并聯(lián)組裝在制造時(shí)截面積和長(zhǎng)度都要受串聯(lián)組裝高效間壁式熱交換器176串高效間壁式熱交換器73串并聯(lián)組裝高效間壁式熱交換器177串并聯(lián)組裝高效間壁式熱交換器745優(yōu)缺點(diǎn)傳熱效率高:可對(duì)介質(zhì)造成擾動(dòng),使邊界層不斷破裂更新,從熱強(qiáng)化換熱結(jié)構(gòu)緊湊,重量輕:重量?jī)H為具有相同換熱面積的管殼式的1/10,而單位傳熱面積的金屬消耗比管殼式小幾倍適用范圍廣:可以適用于氣—?dú)?、氣—液、液—液間各種不同介質(zhì)患熱,亦可用作蒸發(fā)器、冷凝器。適用于逆流、錯(cuò)流、多股流、多程流等不同工況的換熱,可在-273℃—+500℃溫度范圍內(nèi)使用同一設(shè)備內(nèi),可允許2-9種介質(zhì)間進(jìn)行換熱制造工藝復(fù)雜,且要求嚴(yán)格容易堵塞,清洗和檢修較困難高效間壁式熱交換器1785優(yōu)缺點(diǎn)傳熱效率高:可對(duì)介質(zhì)造成擾動(dòng),使邊界層不斷破裂更新2傳熱機(jī)理
傳熱特點(diǎn)是:具有擴(kuò)展的二次傳熱表面(翅片)。如圖所示,高溫側(cè)流體的熱量除了由一次表面(隔板)導(dǎo)入低溫側(cè)流體,還沿翅片高度方向傳遞部分熱量。即沿翅片高度方向由隔板導(dǎo)入熱量,再將這些熱量對(duì)流傳遞給低溫側(cè)流體。翅片高度大大超過(guò)了翅片的厚度,因此沿翅片高度方向的導(dǎo)熱過(guò)程類似于均質(zhì)細(xì)長(zhǎng)導(dǎo)桿的導(dǎo)熱,翅片熱阻不能被忽略。翅片表面的溫度分布情況如果所示。翅片兩端溫度最高,等于隔板溫度。隨著翅片和流體的對(duì)流放熱,溫度不斷降低直至在翅片中部趨于流體溫度。高效間壁式熱交換器1792傳熱機(jī)理傳熱特點(diǎn)是:具有擴(kuò)展的二次傳熱表面(翅片)第五節(jié)熱管熱交換器1熱管的發(fā)展及現(xiàn)狀1944年:通用發(fā)動(dòng)機(jī)公司的R.S.Gaugler首先提出了熱管的工作原理,但是他的想法當(dāng)時(shí)并沒(méi)有被廣泛的采納利用。1963年:美國(guó)的LosAlamos國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的G.M.Grover重新獨(dú)立發(fā)明了這種傳熱元件,并進(jìn)行了性能測(cè)試實(shí)驗(yàn),將這種傳熱元件正式命名為熱管-heatpipe。1965年:Cotter首次提出了較完整的熱管理論。70年代以來(lái):熱管技術(shù)飛速發(fā)展.我國(guó)也自70年代開(kāi)始,展開(kāi)了對(duì)熱管的研究和應(yīng)用?,F(xiàn)在熱管在電子工業(yè)、余熱回收、新能源等方面得到了廣泛應(yīng)用熱管的工作原理及結(jié)構(gòu)高效間壁式熱交換器180第五節(jié)熱管熱交換器1熱管的發(fā)展及現(xiàn)狀1944年:通用發(fā)動(dòng)2熱管的組成
熱管是一種利用氣化和冷凝的高潛熱及毛細(xì)抽吸現(xiàn)象,無(wú)需外界動(dòng)力而能夠進(jìn)行傳熱的高效節(jié)能元件以吸熱芯熱管來(lái)介紹熱管的結(jié)構(gòu)管殼毛細(xì)多空材料(管芯)蒸汽通道蒸發(fā)段絕熱段冷凝段高效間壁式熱交換器1812熱管的組成熱管是一種利用氣化和冷凝的高潛熱及毛細(xì)抽吸現(xiàn)3熱管的工作過(guò)程
熱量由蒸發(fā)段輸入后,毛細(xì)材料中的工作液受熱蒸發(fā),蒸汽順著蒸汽通道流向冷凝段;在冷凝段,蒸汽受到冷凝結(jié)成液體,放出熱量;凝結(jié)液體再沿多孔材料靠毛細(xì)力的作用流回蒸發(fā)段。高效間壁式熱交換器1823熱管的工作過(guò)程熱量由蒸發(fā)段輸入后,毛細(xì)材料高效間壁式熱交換器183高效間壁式熱交換器80
熱管工作的主要任務(wù)是從加熱段吸收熱量,通過(guò)內(nèi)部相變傳熱過(guò)程,把熱量輸送到冷卻段,從而實(shí)現(xiàn)熱量轉(zhuǎn)移,完成這一轉(zhuǎn)移有六個(gè)同時(shí)發(fā)生又相互關(guān)聯(lián)的主要過(guò)程:(1)熱量從熱源通過(guò)熱管管殼和吸液芯(吸液芯中充滿工作液體)傳遞到液—汽分界面(2)液體的蒸發(fā)段內(nèi)的液—汽分界面上蒸發(fā)(3)蒸氣腔內(nèi)的蒸汽從蒸發(fā)段流到冷卻段(4)蒸氣在冷卻段內(nèi)的汽—液分界面上的凝結(jié)(5)熱量從液—汽分界面通過(guò)吸液芯、液體和管壁傳給冷源(6)在吸液芯內(nèi)由毛細(xì)作用使冷凝液從冷卻段回流到蒸發(fā)段高效間壁式熱交換器184熱管工作的主要任務(wù)是從加熱段吸收熱量,通過(guò)內(nèi)部相變傳管殼作用:將熱管的工作部分封閉起來(lái),在熱管兩端部接受和放出熱量,并承受一定的壓力要求:a在整個(gè)工作壓力范圍內(nèi)不發(fā)生工質(zhì)泄露,壽命夠長(zhǎng)b管殼結(jié)構(gòu)既能承受內(nèi)部最大的蒸汽壓力,又能兼顧降低管壁熱阻,管壁盡可能薄c管殼材料與工質(zhì)必須相容,避免有腐蝕和氣體產(chǎn)生的現(xiàn)象出現(xiàn)d管殼材料經(jīng)得住工藝除氣工程中的高溫e管殼材料濕潤(rùn)性好,導(dǎo)熱系數(shù)高材料:不繡鋼,銅,鋁,鎳,玻璃,陶瓷高效間壁式熱交換器185管殼作用:將熱管的工作部分封閉起來(lái),在熱管兩端部接受和放出管芯(毛細(xì)多孔材料)作用:產(chǎn)生毛細(xì)抽吸力,使液體由冷凝段回流到蒸發(fā)段要求:a起到有效的毛細(xì)泵作用b與工質(zhì)、管壁材料必須相容c具有較高滲透率且傳熱性能好d具有足夠的剛性,以保證吸液芯與管壁緊密接觸e便于加工,性能可靠,經(jīng)濟(jì)性好分類:a緊貼管壁的單層及多層網(wǎng)芯高效間壁式熱交換器186管芯(毛細(xì)多孔材料)作用:產(chǎn)生毛細(xì)抽吸力,使液體由冷凝段回流b燒結(jié)粉末管芯c軸向槽道式管芯d組合管芯一定數(shù)目的金屬粉末或金屬絲網(wǎng)燒結(jié)在管內(nèi)壁面而成在管殼內(nèi)壁開(kāi)軸向細(xì)槽,以提供毛細(xì)壓頭及液體回流通道高效間壁式熱交換器187b燒結(jié)粉末管芯c軸向槽道式管芯d組合管芯一定數(shù)目的金屬工作液作用:攜帶熱量要求:a具有較高的汽化潛熱和導(dǎo)熱系數(shù),及合適的飽和壓力和沸點(diǎn)b具有較低的粘度,良好的穩(wěn)定性c具有較大的表面張力和潤(rùn)濕毛細(xì)結(jié)構(gòu)的能力d對(duì)毛細(xì)結(jié)構(gòu)和管壁無(wú)溶解作用種類:隨熱管內(nèi)部的工作溫度而定低溫范圍內(nèi):乙醇,丙酮,氟利昂,液氨,液氮,液氫常溫:水高溫范圍內(nèi):聯(lián)苯,萘,汞,液態(tài)金屬(鉀、鈉、鉀鈉合金)高效間壁式熱交換器188工作液作用:攜帶熱量要求:a具有較高的汽化潛熱和導(dǎo)熱系數(shù),4熱管的分類吸熱芯熱管(依靠毛細(xì)力)兩相熱虹吸管(依靠重力回流)旋轉(zhuǎn)熱管(依靠離心力)重力輔助(依靠毛細(xì)力和重力)
電動(dòng)力熱管磁液體動(dòng)力熱管平板熱管脈動(dòng)熱管回路熱管高效間壁式熱交換器1894熱管的分類吸熱芯熱管(依靠毛細(xì)力)兩相熱虹吸管(依靠重力5熱管工作時(shí)的特點(diǎn)
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