【導(dǎo)讀】熱管是高效的傳熱元件,由熱管所構(gòu)成的熱管氣-氣換熱器具有卓越的性能和緊湊的結(jié)構(gòu)，與傳統(tǒng)的列管式氣-氣換熱器相比，同樣的換熱能力下，前者的體積只有后者的四分之一到三分之一左右。熱管傳熱技術(shù)于六十年代初期由美國的科學(xué)家發(fā)明[1]，它是利用封閉工作腔內(nèi)工質(zhì)的相變循環(huán)進行熱量傳輸，因而具有傳輸熱量大及傳輸效率高等特點。熱管氣-氣換熱器是目前應(yīng)用最廣泛的一種熱管氣-氣換熱器。我國的能源短缺問題日趨嚴重，節(jié)能已被提到了重要的議事日程。據(jù)有關(guān)報道稱，我國三分之二的能源被鍋爐吞噬，而我國工業(yè)鍋爐的實際運行效率只有65%左右，工業(yè)發(fā)達國家的燃煤工業(yè)鍋爐運行熱效率達85%，因此，提高工業(yè)鍋爐的熱效率，節(jié)能潛力十分巨大。由于其特殊的傳熱特性可控制管壁溫度，避免露點腐蝕。完成這一轉(zhuǎn)移有6個同時發(fā)生而又相互關(guān)聯(lián)的主要過程,。Gaugler所提出的第一個專利是一個冷凍裝置，由于時代條件的限制，Gaugler的發(fā)

　　

【正文】 成，分為n排，每排m根熱管。則（）式中的為Uh、Uc為熱側(cè)和冷側(cè)的傳熱系數(shù)，Ah、Ac為熱側(cè)和冷側(cè)的傳熱面積，Sh、Sc為熱側(cè)和冷側(cè)的熱導(dǎo)，Th 、Tc為熱管熱側(cè)和冷側(cè)的流體溫度，Tv為熱管內(nèi)部工質(zhì)的蒸汽溫度。即 （）由于是熱管內(nèi)部工質(zhì)蒸汽溫度在加熱側(cè)和冷卻側(cè)基本上可以認為是相等的。熱流體溫度Th和冷流體溫度Tc沿管長也是均勻變化的，由式（）可得 （）式中的Qx為x 排熱管傳輸?shù)臒崃?，（）為冷熱?cè)的流體溫度差，分母為傳熱熱阻。 熱流體和冷流體流過第X排熱管后，溫度要發(fā)生變化。由式（）和（）可得熱流體的溫度降低為和冷流體的溫度升高為，即 （） （）由此，可得出順流情況下每排熱管的傳熱量。Q1Th1ΔTh1Tc1+ΔTc1熱流體進口Th1冷流體進口Tc1Q11Q1 11Th1ΔTh1ΔTh11Th1ΔTh1ΔTh11ΔTh111Tc1+ΔTc1+ΔTc11Tc1+ΔTc1+ΔTc11+ΔTc111 流體通過熱管時的溫度變化示意圖（順流）第一排： （）移項合并，得 （）第二排： （）移項合并，得 （）同理，推出第n排： （）令（）則整個熱管氣氣換熱器的傳輸熱量Q為各排熱管傳輸量之和，即（）上式方括號內(nèi)是初項為公比的等比級數(shù)，該級數(shù)之和為（）代入公式（），得 （）以上各式中下標h均表示熱流體，下標c均表示冷流體，下標1表示進口，2表示出口。同理可導(dǎo)出逆流傳熱時的總傳熱量（）為：（）Q1Th1ΔTh1Tc2ΔTc1熱流體進口Th1冷流體出口Tc2Q11Q1 11Th1ΔTh1ΔTh11Th1ΔTh1ΔTh11ΔTh111Tc2ΔTc1ΔTc11Tc2ΔTc1ΔTc11ΔTc111 流體通過熱管時的溫度變化示意圖（逆流）但這時（）因級數(shù)項之和，所以（）概括式（）應(yīng)有（）即（） 將式（）、（）代入式（），并加以變換，可整理為（） 式（）和式（）分別為順流和逆流情況下熱管氣氣換熱器總傳熱量的表達式。和前述一般設(shè)計計算方法一樣，“離散型”計算事先亦需已知冷、熱流體的原始參數(shù)、熱管的幾何參數(shù)、翅片幾何參數(shù)、管子排列方式、各種熱阻的參數(shù)等數(shù)據(jù)，方可進行設(shè)計計算。所謂定壁溫計算法是指將熱管氣氣換熱器的每排熱管的壁溫都控制在煙氣露點溫度之上,這種設(shè)計方法是建立在管內(nèi)蒸汽溫度可調(diào)整的基礎(chǔ)之上的。根據(jù)熱管如下的熱平衡方程（）假設(shè)冷、熱流體的管外給熱系數(shù)近似相等，則對冷、熱側(cè)傳熱面積相等的情況，此時，= ，則必有(ThTv)=( TvTc)；而當(dāng)熱側(cè)面積大于冷側(cè)面積時,則為UhAh＞UcAc 的情況，應(yīng)有(ThTv)＜( TvTc)；而當(dāng)熱側(cè)面積小于冷側(cè)面積時,＜，應(yīng)有(ThTv)＞ TvTc)。因而通過調(diào)整（UA）的值，可使熱管的蒸汽溫度Tv接近熱流體或遠離熱流體溫度。由于熱管的管壁溫度基本上與管內(nèi)蒸汽溫度相近，故可用調(diào)整(UA)值的辦法來控制熱管管壁溫度?？刂茻峁芄鼙跍囟雀哂跓煔饴饵c的方法，在含塵煙氣的環(huán)境中，這種方法取得了良好試驗結(jié)果。定壁溫計算法首先應(yīng)采用常規(guī)計算法，大致計算出熱管氣氣換熱器的概略尺寸及管排數(shù)，然后再用離散型的計算方法逐排計算每排的壁溫、傳熱量、冷流體的溫升、熱流體的溫降，并調(diào)整到滿意值。由于對每一排熱管來說，進行上述計算所用公式是相同的，而通過每一排時氣流的物理性質(zhì)是變化的，因此利用電子計算機進行計算會帶來很大的方便。在掌握了常規(guī)計算法和離散計算法之后，再進行定壁溫計算并無多大困難。使用定壁溫設(shè)計法設(shè)計熱管氣氣換熱器時，可以使管壁溫度Tw始終靠近煙氣溫度Th。當(dāng)煙氣溫度降低時，管壁溫度仍可以維持在露點溫度以上。這在常規(guī)的間壁式換熱器中是很難做到的，因為一般情況下，在間壁換熱時壁溫總是接近給熱系數(shù)較大的流體溫度。某些常規(guī)換熱設(shè)備在低溫流體進口處過早被腐蝕破壞，其原因即在此。通過熱管的定壁溫度設(shè)計，可以避免這一缺點。參考文獻[1]莊駿,:化學(xué)工業(yè)出版社,2000:45.[2]王斌斌,2006,35(05):2525.[3]方信科. ,2003,(05): 4647[4]郭振賢,2002, (04):3235.[5]紀紹斌,2005,(13):146147. [6],2005,(04):1012.[7],2006,(12):1822.[8]、,2006,(04):8890.[9],2000,21(6):1518.[10]李永華,吉云,2004,(06):2830.[11],2000,(01):3335.[12],2004,(01):5859. [13],2001, 24(04): 275277.[14]羅林,陳如冰,學(xué)報,2003,(03):5557.[15],2004,(05):1618.[16]“QPipe Water Heat Recovery Boiler”Case History .[17]王瑜,屈武第,2004,(01):3537.[18]蔣章焰,1985,06（03）：255262.[19]李寶山,杜秋平,用,1995(02 ):1821.[20]李堅隆,2001：7678.[21],2002：4952.[22],2004（05）：2427.[23]張英明,毛鐵柱,力技術(shù),2007（01）:3032.[24]李科群,羅行,：中國動力工程學(xué)會,2005: 204208.[25]莊駿,徐通明,1989：2021.[26]方彬,1985：5660.[27]李菊香,1997,(03): 1821.[28]魏超,周麗純. , 2007,(03):9194.[29]鞏愛真,1989,19(1):1821.[30]宋仁偉,1987,（12）：1216.[31]Chi Pipe Theory and :8991.[32]Briggs ,Yong E heat transfer and pressure drop of air flowing across triangular pitch banks of finned tubes,AIChE Preprint, National Heat Transter Tenes.1962,(8):9295.[33]Ikuo Kohtaka,Mitsugi ，,3033,1981.[34].,Reay，.,Heat Pipes，2 nd ed.,Pergamon Press,1978：231235.[35]胡居傳,調(diào),2001,(4):1518.[36]:[重慶大學(xué)博士學(xué)位論文].2004,(01)：2123.[37]曾文良,馬曉旭,，2008， 2426.[38]RAMESH K generation extrema and their relationship with heat exchanger effectiveness[J].ASME Journal of Heat Transfer,2003,126(12):9941001.[39]王永利,:電子工業(yè)出版社,2005.[40]范大學(xué)自然科學(xué)學(xué)報,2005(5):4143.[41]Hesselgreaves of Second Law Analysis of Heat Exchangers[J]. Mass Transfer, 2000, 43, 43 (36):41894204.[42]Shah R K,Skiepko T. Entropy Generation Extrema and TheirRelationship with Heat Exchanger EffectivenessNumber ofTransfer Unit Behavior for Complex Flow Arranger Unit Behavior for Complex Flow Arrangements[J].Transactions of the ASME, 2004,126, 126 (12) :9941002 .[43]Sahin A Z. Thermodynamics of laminar viscous flow through a duct subjected to constant heat flux .Energy, 1996,21, 21 (12) :1179~1187 .[44]Sum in pipe applied to the lithium brom idewater absorption chiller driven by exhaust gas :8690.[45]。 。 . Entropy generation analysis of thermally developing forced convection in fluidsaturated porous medium. Applied Mathematics and Mechanics,2008(01):93101.[46]李國祥,毛華永,2005(01):3032.[47]魯晉,馬紅武,2000（05）：3638.[48]吳小平,楊松林,2004（01）：810.