高效间壁式热交换器.ppt

*3.5热管热交换器热管工作的主要任务是从加热段吸收热量，通过内部相变传热过程，把热量输送到冷却段，从而实现热量转移，完成这一转移有六个同时发生又相互关联的主要过程：（1）热量从热源通过热管管壳和吸液芯（包括工作液体）传递到气-液分界面（2）液体在蒸发段内的气-液分界面上蒸发（3）蒸气腔内的蒸气从蒸发段流到冷却段（4）蒸气在冷却段内的气-液分界面上的凝结（5）热量从气-液分界面通过吸液芯、液体和管壁传给冷源（6）在吸液芯内由毛细作用使冷凝液从冷却段回流到蒸发段第62页，共72页。*3.5热管热交换器热量由蒸发段输入后，毛细材料中的工作液受热蒸发，蒸气顺着蒸气通道流向冷凝段；在冷凝段，蒸气受到冷凝结成液体，放出热量；凝结液体再沿多孔材料靠毛细力的作用流回蒸发段。第63页，共72页。*3.5热管热交换器第64页，共72页。*3.5热管热交换器热管的分类按凝结液的回流作用力来划分吸液芯热管两相热虹吸管旋转热管重力辅助热管典型热管第65页，共72页。*3.5热管热交换器热管管壳作用将热管的工作部分封闭起来，在热管两端部接受和放出热量，中部绝热，并承受一定的压力。要求a在整个工作压力范围内不发生工质泄露，寿命够长；b管壳材料与工质必须相容，避免有腐蚀和气体产生的现象出现；c管壳材料经得住工艺除气工程中的高温；d管壳结构既能承受内部最大的蒸汽压力，又能兼顾降低管壁热阻，管壁尽可能薄；e管壳材料湿润性好，导热系数高。材料不绣钢，铜，铝，镍，玻璃，陶瓷第66页，共72页。*3.5热管热交换器热管管芯作用：产生毛细抽吸力，使液体由冷凝段回流到蒸发段要求：a起到有效的毛细泵作用；b与工质、管壁材料必须相容；c具有较高渗透率且传热性能好；d具有足够的刚性，以保证吸液芯与管壁紧密接触；e便于加工，性能可靠，经济性好。分类：a紧贴管壁的单层或多层网芯第67页，共72页。*3.5热管热交换器第68页，共72页。*3.5热管热交换器b烧结粉末管芯c轴向槽道式管芯d组合管芯一定数目的金属粉末或金属丝网烧结在管内壁面而成在管壳内壁开轴向细槽，以提供毛细压头及液体回流通道+→热管管芯第69页，共72页。*3.5热管热交换器热管工质作用：传递热量要求：a具有较高的汽化潜热和导热系数，及合适的饱和压力和沸点；b具有较低的粘度，良好的稳定性；c具有较大的表面张力和润湿毛细结构的能力；d对毛细结构和管壁无溶解作用。种类：随热管内部的工作温度而定低温工质（﹤100℃）中温工质（100～500℃）高温工质（﹥500℃）第70页，共72页。*3.5热管热交换器热管工质热管工作时其内的质量流量、压力及温度分布如图所示质量流量：蒸发、冷凝段上，工质蒸发和冷凝速率均匀，质量流量呈线性变化；在绝热段，不发生热交换，工质不变。温度：蒸发段的饱和温度稍高于冷凝段饱和温度，此温差1-2℃压力：第71页，共72页。*3.5热管热交换器表面张力与毛细管现象。表面张力：在等温情况下增加液体单位表面积所需要的功。接触角θ：液体表面及固体表面切线间的夹角。θ90°，为不浸润液体，液面在表面张力的作用下下降。θ90°，为浸润液体，液面在表面张力的作用下上升。第72页，共72页。*3.3板翅式热交换器板翅式热交换器的优点：结构紧凑（单位体积设备的传热面一般达到2500m2/m3，最高可达4300m2/m3）；重量轻（铝合金制造，在相同的传热面下，其重量约为列管式的十分之一）；传热系数较高（由于翅片促进了流体的湍动并破坏了热边界层的发展）；强度大（除增加传热面积外，翅片也提高芯体的强度）。板翅式热交换器的特点第30页，共72页。*3.3板翅式热交换器铝合金不仅导热系数高，而且在零度以下操作时，其延性和抗拉强度都很高，适用于低温和超低温的场合，可在绝对零度至200℃范围内使用，是板翅式热交换器的理想材料。同时因翅片对隔板有支撑作用，板翅式换热器允许操作压强也比较高，可达5MPa。这种换热器的缺点是设备流道很小，易堵塞，且清洗和检修困难，故所处理的物料应较洁净或预先净制；另外由于隔板的翅片多由薄铝板制成，故要求介质对铝不腐蚀。板翅式热交换器的应用第31页，共72页。*3.3板翅式热交换器第32页，共72页。*3.3板翅式热交换器第33页，共72页。*3.3板翅式热交换器第34页，共72页。*3.3板翅式