換熱器的技術及發(fā)展概論(參考版)
2025-03-07 11:12本頁面
【正文】 ? 人們想盡各種辦法實施強化傳熱，歸結(jié)起來不外乎兩條途徑，即改變傳熱面的形狀和在傳熱面上或傳熱流路徑內(nèi)設置各種形狀的湍流增進器或插入物。其原理是，對某些不導電液體的表面施以相垂直的電場，使液體表面變得很不穩(wěn)定，借冷凝液表面的張力作用和在靜電場下液膜的不穩(wěn)定現(xiàn)象使液膜厚度減薄，從而強化冷凝傳熱。前者采用各種間斷翅片結(jié)構(gòu)，后者采用泡核沸騰傳熱。狹義的強化傳熱系指提高流體和傳熱面之間的傳熱系數(shù)。數(shù)值模擬技術在日本換熱器領域的應用始于 20世紀 70年代初。美國 ASHARE協(xié)會于 1989年成立了研究用 CFD方法預測空氣流動的研究機構(gòu)，比較完整的研究了 CFD方法模擬空氣流動的相關問題。 ? 美國是使用 CFD技術較早的國家之一。短短的 20 多年內(nèi)， CFD 技術在換熱器行業(yè)中的研究和應用也進行地如火如荼。 1933年，英國人 Thom首次數(shù)值求解了二維粘性流體偏微分方程，標志著 CFD的誕生； 1974年，丹麥的 方程，采用 kε流體湍流模型模擬室內(nèi)空氣流動情況，首次將 CFD技術應用于換熱器。CFD可以看做是在流動基本方程（質(zhì)量守恒方程、動量守恒方程、能量守恒方程）控制下對流動的數(shù)值模擬，是進行“三傳” (傳熱、傳質(zhì)、動量傳遞 )及燃燒、多相流和化學反應研究的核心和重要技術，廣泛應用于熱能動力、航空航天、機械、土木水利、環(huán)境化工等諸多工程領域。 ? (5)其它問題：物性變化的影響、表面選擇方法、如何從結(jié)構(gòu)上保證流體均布、流道如何合理布置以及縱向?qū)嵊绊懙榷喾矫娴膯栴}在設計中一直未徹底解決，仍然有待進一步研究。 ? (3)伴有相變及兩相流的傳熱及流動：相對于單相流的傳熱與流動，這一方面的研究顯得很薄弱，今后仍是重點研究的一個領域。 ? (1)傳熱、壓降系數(shù)及有關關聯(lián)式：目前這些系數(shù)和關聯(lián)式還不齊備，有許多工業(yè)上用的傳熱表面的數(shù)據(jù)不全或缺少可用的關聯(lián)式，對于傳熱單元數(shù) NTU較大的情況，試驗技術有較大的誤差，有待于改進，翅片與隔板聯(lián)接的熱阻及其對整個傳熱過程的影響也需要更進一步研究。同時，注重在全行業(yè)加快形成按要素參與分配的激勵機制，增強對創(chuàng)新的激勵作用，以努力吸引集聚高層次創(chuàng)新領軍人才，為提高自主創(chuàng)新能力提供強大的動力來源。要從全行業(yè)發(fā)展的大局出發(fā)，創(chuàng)造一種和諧的合作伙伴關系，營造出一個良好的技術創(chuàng)新氛圍，實現(xiàn)科技成果共享，推動行業(yè)科技水平的提高，建立具有中國換熱器特色的技術創(chuàng)新體系和運行機制。針對目前現(xiàn)狀，我國換熱器行業(yè)下一步將著重從兩個方面加強工作，一是完善并確立一套適合我國換熱器行業(yè)的科技創(chuàng)新體系和人才激勵機制：二是加強對換熱器的研發(fā)工作，加大對新材料、新技術、新工藝的研發(fā)和應用力度，以品牌為依托，以產(chǎn)品為重點，提升企業(yè)的技術競爭力。 ? 目前，我們在如何進一步做大做強品牌，提升產(chǎn)品核心競爭力方面還存在明顯不足。中國換熱器行業(yè)的研發(fā)投入占銷售額的比例僅 1%，低至 2%3%的行業(yè)利潤率難以支撐更高的研發(fā)投入，這導致中國換熱器企業(yè)在基礎技術和核心技術領域基本為零，在換熱器核心技術領域一直受制于人。 我國換熱器的生產(chǎn)企業(yè)主要集中在中小型企業(yè)。實際上，多數(shù)企業(yè)生產(chǎn)技術的創(chuàng)新是通過從外部購置生產(chǎn)設備，引進技術實現(xiàn)的。 、我國換熱器行業(yè)技術研發(fā)創(chuàng)新及投入 獨立進行技術開發(fā)是我國大中型企業(yè)技術創(chuàng)新的主要方式。保證裝置低能耗、長周期運行，超聲防垢技術將得到大力發(fā)展。隨著節(jié)能、增效要求的提高，污垢研究將會受到國家的重視和投入。 、控制結(jié)垢及腐蝕的研究 國內(nèi)污垢數(shù)據(jù)基本上是 20世紀 60～ 70年代從國外照搬而來。 、新材料研究 材料將朝著強度高、制造工藝簡單、防腐效果好、重量輕的方向發(fā)展。電場動力效應強化傳熱技術、添加物強化沸騰傳熱技術、通入惰性氣體強化傳熱技術、滴狀冷凝技術、微生物傳熱技術、磁場動力傳熱技術將會在新的世紀得到研究和發(fā)展。保溫絕熱技術的發(fā)展，熱量損失將減少到目前的 50％以下。板殼式換熱器、折流桿換熱器、板翅式換熱器、板式空冷器將得到發(fā)展，振動損失將逐漸克服，高溫、高壓、安全、可靠的換熱器結(jié)構(gòu)將朝著結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、重量輕方向發(fā)展。將會逐步取代強度試驗，擺脫實驗室繁重的勞動強度。在超常規(guī)強度計算中， 可模擬出應力的分布圖，使常規(guī)方法無法得到的計算結(jié)果能更方便、快捷、準確地得到，使換熱器更加安全可靠。物性模擬將代表換熱器的經(jīng)濟技術水平。為此，要求物性模擬在實驗手段上更加先進，測試的準確率更高。實驗室模擬實際工況很復雜，準確性主要體現(xiàn)與實際工況的差別。因此，物性模擬一直為傳熱界重點研究課題之一，特別是兩相流物性模擬。由于單位換熱管面積增加和傳熱系數(shù)的顯著提高 .故本產(chǎn)品整體設備結(jié)構(gòu)緊湊，體積重量小，綜合性能優(yōu)良。換熱管通常選用不銹鋼管等，也可根據(jù)介質(zhì)腐蝕情況及具體使用要求選用銅及鈦合金管材等； (3)波紋換熱管自身的性能特點使其能補償殼程與管程之間溫差產(chǎn)生的軸向拉脫力，使殼體省掉了膨脹節(jié)裝置，也所以從結(jié)構(gòu)上避免了介質(zhì)泄漏和介質(zhì)混合現(xiàn)象。 技術性能的綜合強化：波紋管換熱器的綜合強化是從以下各方面得以保證的 ： (1)根據(jù)設備運行技術參數(shù)，通過工藝選型計算確定本產(chǎn)品的規(guī)格和換熱能力。 波紋換熱管的強度耐壓等性能特點： 波紋換熱管除具有良好的傳熱性能外，還具有如下性能特點： (1)薄壁換熱管成型具有嚴格的成形工藝和形狀尺寸，它是在無任何軸向拉 (壓 )、即在自由狀態(tài)下單波自動連續(xù)成形，所以其減薄量極小 (遠小于 10% 壁厚 )，使整體管束具有良好的韌性、剛度和軸向伸縮性能特點，避免了換熱管束在設備使用過程中由于振動等原因造成的與折流板等部件的碰撞磨損；同時能夠補償兩換熱介質(zhì)之間的溫差變形。 (2)換熱管的形狀優(yōu)化，在保證 L1/D12條件下， L L2段前后具有 “引射效
教學課件相關推薦
鄂ICP備17016276號-1