高效间壁式换热器热管换热器.pptx
《高效间壁式换热器热管换热器.pptx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《高效间壁式换热器热管换热器.pptx(44页珍藏版)》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、会计学1高效间壁式换热器热管换热器高效间壁式换热器热管换热器热管换热器的研究背景热管换热器的研究背景热管换热器的研究背景热管换热器的研究背景n n当今传热工程面临两大问题:当今传热工程面临两大问题:研究高绝缘材料和高导热材料。研究高绝缘材料和高导热材料。n n热管的相当导热系数可达热管的相当导热系数可达105W/m,为一般金属材料的为一般金属材料的数百倍乃至上千倍。热管是传数百倍乃至上千倍。热管是传热领域的重大发明和科技成果,热领域的重大发明和科技成果,给人类社会带来巨大的实用价给人类社会带来巨大的实用价值。值。第2页/共44页热管的发展史:热管的发展史:热管的发展史:热管的发展史:n n热管
2、的原理首先是美国俄亥俄洲通用发动机公司的于热管的原理首先是美国俄亥俄洲通用发动机公司的于热管的原理首先是美国俄亥俄洲通用发动机公司的于热管的原理首先是美国俄亥俄洲通用发动机公司的于19441944年在年在年在年在美国专利中提出,美国专利中提出,美国专利中提出,美国专利中提出,n n19621962年年年年L.TrefethenL.Trefethen再次提出类似于再次提出类似于再次提出类似于再次提出类似于GauglerGaugler的传热元件用于宇宙的传热元件用于宇宙的传热元件用于宇宙的传热元件用于宇宙飞船,但因这种建议并未经过实验证明,亦未能付诸实施,飞船,但因这种建议并未经过实验证明,亦未能
3、付诸实施,飞船,但因这种建议并未经过实验证明,亦未能付诸实施,飞船,但因这种建议并未经过实验证明,亦未能付诸实施,n n19671967年一根不锈钢年一根不锈钢年一根不锈钢年一根不锈钢-水热管首次被送入地球卫星轨道并运行成功,水热管首次被送入地球卫星轨道并运行成功,水热管首次被送入地球卫星轨道并运行成功,水热管首次被送入地球卫星轨道并运行成功,从此吸引了很多科学技术工作人员从事热管研究。从此吸引了很多科学技术工作人员从事热管研究。从此吸引了很多科学技术工作人员从事热管研究。从此吸引了很多科学技术工作人员从事热管研究。n n19701970年在美国出现了供应商品热管的部门,热管的应用范围从年在美
4、国出现了供应商品热管的部门,热管的应用范围从年在美国出现了供应商品热管的部门,热管的应用范围从年在美国出现了供应商品热管的部门,热管的应用范围从宇航扩大到了地面。宇航扩大到了地面。宇航扩大到了地面。宇航扩大到了地面。n n19801980年美国年美国年美国年美国Q-DotQ-Dot公司生产了热管废热锅炉。日本帝人工程公司公司生产了热管废热锅炉。日本帝人工程公司公司生产了热管废热锅炉。日本帝人工程公司公司生产了热管废热锅炉。日本帝人工程公司也成功地用热管做成锅炉给水预热器,解决了排烟的露点腐蚀也成功地用热管做成锅炉给水预热器,解决了排烟的露点腐蚀也成功地用热管做成锅炉给水预热器,解决了排烟的露点
5、腐蚀也成功地用热管做成锅炉给水预热器,解决了排烟的露点腐蚀问题。问题。问题。问题。n n19841984年年年年CotterCotter较完整地提出了微型热管的理论及展望,为微型热较完整地提出了微型热管的理论及展望,为微型热较完整地提出了微型热管的理论及展望,为微型热较完整地提出了微型热管的理论及展望,为微型热管的研究与应用奠定了理论基础。管的研究与应用奠定了理论基础。管的研究与应用奠定了理论基础。管的研究与应用奠定了理论基础。第3页/共44页n n7070年代以来,热管研究与技术飞速发展。年代以来,热管研究与技术飞速发展。年代以来,热管研究与技术飞速发展。年代以来,热管研究与技术飞速发展。n
6、 n19731973年在德国斯图加特召开了第一届国际热管会议;年在德国斯图加特召开了第一届国际热管会议;年在德国斯图加特召开了第一届国际热管会议;年在德国斯图加特召开了第一届国际热管会议;n n19761976年在意大利的波伦亚召开了第二届国际热管会年在意大利的波伦亚召开了第二届国际热管会年在意大利的波伦亚召开了第二届国际热管会年在意大利的波伦亚召开了第二届国际热管会议;议;议;议;n n19781978年在美国加尼福利亚州召开了第三届国际热管年在美国加尼福利亚州召开了第三届国际热管年在美国加尼福利亚州召开了第三届国际热管年在美国加尼福利亚州召开了第三届国际热管会议;会议;会议;会议;n n此
7、后此后此后此后19811981年在英国伦敦,年在英国伦敦,年在英国伦敦,年在英国伦敦,19841984年在日本筑波,年在日本筑波,年在日本筑波,年在日本筑波,19871987年年年年在法国的格林贝尔,在法国的格林贝尔,在法国的格林贝尔,在法国的格林贝尔,19901990年在前苏联明斯克,年在前苏联明斯克,年在前苏联明斯克,年在前苏联明斯克,19921992年在中国北京,年在中国北京,年在中国北京,年在中国北京,19951995年在美国新墨西哥州,年在美国新墨西哥州,年在美国新墨西哥州,年在美国新墨西哥州,19971997年年年年在德国斯图加特,在德国斯图加特,在德国斯图加特,在德国斯图加特,1
8、9991999年在日本东京,年在日本东京,年在日本东京,年在日本东京,20022002年在俄年在俄年在俄年在俄罗斯莫斯科,罗斯莫斯科,罗斯莫斯科,罗斯莫斯科,20042004年中国上海,分别召开了第四至年中国上海,分别召开了第四至年中国上海,分别召开了第四至年中国上海,分别召开了第四至十三届国际热管会议。十三届国际热管会议。十三届国际热管会议。十三届国际热管会议。第4页/共44页n n我国从我国从我国从我国从19701970年开始热管的研制工作,首先是为年开始热管的研制工作,首先是为年开始热管的研制工作,首先是为年开始热管的研制工作,首先是为航天技术发展的需要而进行的。航天技术发展的需要而进行
9、的。航天技术发展的需要而进行的。航天技术发展的需要而进行的。n n19761976年年年年1212月月月月7 7日,在卫星上首次应用热管取得了日,在卫星上首次应用热管取得了日,在卫星上首次应用热管取得了日,在卫星上首次应用热管取得了成功。成功。成功。成功。n n自自自自8080年初我国的热管研究及开发的重点转向节年初我国的热管研究及开发的重点转向节年初我国的热管研究及开发的重点转向节年初我国的热管研究及开发的重点转向节能及能源的合理利用,相继开发了热管气能及能源的合理利用,相继开发了热管气能及能源的合理利用,相继开发了热管气能及能源的合理利用,相继开发了热管气-气换气换气换气换热器,热管余热锅
10、炉、高温热管蒸汽发生器、热器,热管余热锅炉、高温热管蒸汽发生器、热器,热管余热锅炉、高温热管蒸汽发生器、热器,热管余热锅炉、高温热管蒸汽发生器、高温热管热风炉等各类热管产品。从高温热管热风炉等各类热管产品。从高温热管热风炉等各类热管产品。从高温热管热风炉等各类热管产品。从19871987年到年到年到年到19911991年,我国先后在四川、福建、北京、浙江、年,我国先后在四川、福建、北京、浙江、年,我国先后在四川、福建、北京、浙江、年,我国先后在四川、福建、北京、浙江、河北等地河北等地河北等地河北等地8 8台台台台130t/h130t/h以上电站锅炉上应用了大型以上电站锅炉上应用了大型以上电站锅
11、炉上应用了大型以上电站锅炉上应用了大型热管换热器作为空气预热器。热管换热器作为空气预热器。热管换热器作为空气预热器。热管换热器作为空气预热器。n n我国的热管技术工业化应用的开发研究发展迅我国的热管技术工业化应用的开发研究发展迅我国的热管技术工业化应用的开发研究发展迅我国的热管技术工业化应用的开发研究发展迅速,学术交流活动也十分活跃,从速,学术交流活动也十分活跃,从速,学术交流活动也十分活跃,从速,学术交流活动也十分活跃,从19831983年起已年起已年起已年起已经先后开了八届全国性的热管会议。经先后开了八届全国性的热管会议。经先后开了八届全国性的热管会议。经先后开了八届全国性的热管会议。第5
12、页/共44页热管换热器:由热管构成的换热器。热管换热器:由热管构成的换热器。热管换热器:由热管构成的换热器。热管换热器:由热管构成的换热器。第6页/共44页热管:是一种依靠管内工质的蒸发、凝结热管:是一种依靠管内工质的蒸发、凝结热管:是一种依靠管内工质的蒸发、凝结热管:是一种依靠管内工质的蒸发、凝结和循环流动而传递热量的部件。和循环流动而传递热量的部件。和循环流动而传递热量的部件。和循环流动而传递热量的部件。1 1)热管的组成)热管的组成)热管的组成)热管的组成n n从其外观来看,通常是一根有翅片或无翅片的普通圆管,从其外观来看,通常是一根有翅片或无翅片的普通圆管,从其外观来看,通常是一根有翅
13、片或无翅片的普通圆管,从其外观来看,通常是一根有翅片或无翅片的普通圆管,其主要结构特点表现在管内。图其主要结构特点表现在管内。图其主要结构特点表现在管内。图其主要结构特点表现在管内。图3.663.66所示为吸液芯热管的所示为吸液芯热管的所示为吸液芯热管的所示为吸液芯热管的一种典型结构。它由管壳、毛细多孔材料(管芯)和蒸汽一种典型结构。它由管壳、毛细多孔材料(管芯)和蒸汽一种典型结构。它由管壳、毛细多孔材料(管芯)和蒸汽一种典型结构。它由管壳、毛细多孔材料(管芯)和蒸汽腔(蒸汽通道)所组成。从传热状况看,热管沿轴向可分腔(蒸汽通道)所组成。从传热状况看,热管沿轴向可分腔(蒸汽通道)所组成。从传热
14、状况看,热管沿轴向可分腔(蒸汽通道)所组成。从传热状况看,热管沿轴向可分为蒸发段、绝热段和冷凝段三部分(见图为蒸发段、绝热段和冷凝段三部分(见图为蒸发段、绝热段和冷凝段三部分(见图为蒸发段、绝热段和冷凝段三部分(见图3.663.66)。)。)。)。第7页/共44页 工作时,蒸发段因受热而使其毛细材料中的工作液体工作时,蒸发段因受热而使其毛细材料中的工作液体工作时,蒸发段因受热而使其毛细材料中的工作液体工作时,蒸发段因受热而使其毛细材料中的工作液体蒸发,蒸汽流向冷凝段,在这里由于受到冷却使蒸发,蒸汽流向冷凝段,在这里由于受到冷却使蒸发,蒸汽流向冷凝段,在这里由于受到冷却使蒸发,蒸汽流向冷凝段,在
15、这里由于受到冷却使蒸汽凝结成液体,液体再沿多孔材料靠毛细力的蒸汽凝结成液体,液体再沿多孔材料靠毛细力的蒸汽凝结成液体,液体再沿多孔材料靠毛细力的蒸汽凝结成液体,液体再沿多孔材料靠毛细力的作用流回蒸发段。如此循环不已,热量由热管的作用流回蒸发段。如此循环不已,热量由热管的作用流回蒸发段。如此循环不已,热量由热管的作用流回蒸发段。如此循环不已,热量由热管的一端传至另一端。一端传至另一端。一端传至另一端。一端传至另一端。n n热管工作时利用了三种物理学原理:热管工作时利用了三种物理学原理:热管工作时利用了三种物理学原理:热管工作时利用了三种物理学原理:n n(1)(1)在真空状态下,液体的沸点降低;
16、在真空状态下,液体的沸点降低;在真空状态下,液体的沸点降低;在真空状态下,液体的沸点降低;n n(2)(2)同种物质的汽化潜热比显热高的多;同种物质的汽化潜热比显热高的多;同种物质的汽化潜热比显热高的多;同种物质的汽化潜热比显热高的多;n n(3)(3)多孔毛细结构对液体的抽吸力可使液体流动。多孔毛细结构对液体的抽吸力可使液体流动。多孔毛细结构对液体的抽吸力可使液体流动。多孔毛细结构对液体的抽吸力可使液体流动。第8页/共44页在这一热量传递的过程中,具体包含了以下六个在这一热量传递的过程中,具体包含了以下六个在这一热量传递的过程中,具体包含了以下六个在这一热量传递的过程中,具体包含了以下六个相
17、互关联的过程:相互关联的过程:相互关联的过程:相互关联的过程:n n(1)(1)热量从热源通过热管管壁和充满工作液的洗液热量从热源通过热管管壁和充满工作液的洗液热量从热源通过热管管壁和充满工作液的洗液热量从热源通过热管管壁和充满工作液的洗液芯传递到液芯传递到液芯传递到液芯传递到液-气分界面;气分界面;气分界面;气分界面;n n(2)(2)液体在蒸发段的液液体在蒸发段的液液体在蒸发段的液液体在蒸发段的液-气分界面上蒸发;气分界面上蒸发;气分界面上蒸发;气分界面上蒸发;n n(3)(3)蒸汽腔内的蒸汽从蒸发段流向冷凝段;蒸汽腔内的蒸汽从蒸发段流向冷凝段;蒸汽腔内的蒸汽从蒸发段流向冷凝段;蒸汽腔内的
18、蒸汽从蒸发段流向冷凝段;n n(4)(4)蒸汽在冷凝段内的液蒸汽在冷凝段内的液蒸汽在冷凝段内的液蒸汽在冷凝段内的液-气分界面上凝结;气分界面上凝结;气分界面上凝结;气分界面上凝结;n n(5)(5)热量从液热量从液热量从液热量从液-气分界面通过吸液芯、液体和管壁传气分界面通过吸液芯、液体和管壁传气分界面通过吸液芯、液体和管壁传气分界面通过吸液芯、液体和管壁传给冷源;给冷源;给冷源;给冷源;n n(6)(6)在吸液芯内由于毛细作用(或重力等)使冷凝在吸液芯内由于毛细作用(或重力等)使冷凝在吸液芯内由于毛细作用(或重力等)使冷凝在吸液芯内由于毛细作用(或重力等)使冷凝后的液体回流到蒸发段。后的液体
19、回流到蒸发段。后的液体回流到蒸发段。后的液体回流到蒸发段。第9页/共44页管壳管壳管壳管壳:作用是把热管的工作部分封闭起来。在热端和冷端接受作用是把热管的工作部分封闭起来。在热端和冷端接受作用是把热管的工作部分封闭起来。在热端和冷端接受作用是把热管的工作部分封闭起来。在热端和冷端接受和放出热量,并承受管内外压力不等时所产生的压力差。和放出热量,并承受管内外压力不等时所产生的压力差。和放出热量,并承受管内外压力不等时所产生的压力差。和放出热量,并承受管内外压力不等时所产生的压力差。要求由高导热率、耐压、耐热应力的材料制造。首先考虑要求由高导热率、耐压、耐热应力的材料制造。首先考虑要求由高导热率、
20、耐压、耐热应力的材料制造。首先考虑要求由高导热率、耐压、耐热应力的材料制造。首先考虑到与所要使用的工质的相容性,即要求热管在长期运行中到与所要使用的工质的相容性,即要求热管在长期运行中到与所要使用的工质的相容性,即要求热管在长期运行中到与所要使用的工质的相容性,即要求热管在长期运行中管壳无腐蚀,工质与管壳不发生化学反应,不产生气体。管壳无腐蚀,工质与管壳不发生化学反应,不产生气体。管壳无腐蚀,工质与管壳不发生化学反应,不产生气体。管壳无腐蚀,工质与管壳不发生化学反应,不产生气体。管壳材料有多种,以不锈钢、铜、铝、镍等较多,也可用管壳材料有多种,以不锈钢、铜、铝、镍等较多,也可用管壳材料有多种,
21、以不锈钢、铜、铝、镍等较多,也可用管壳材料有多种,以不锈钢、铜、铝、镍等较多,也可用贵重金属铌、钽或玻璃、陶瓷等。贵重金属铌、钽或玻璃、陶瓷等。贵重金属铌、钽或玻璃、陶瓷等。贵重金属铌、钽或玻璃、陶瓷等。管芯:管芯:管芯:管芯:是一种紧贴管壳内壁的毛细结构,通常用多层金属丝是一种紧贴管壳内壁的毛细结构,通常用多层金属丝是一种紧贴管壳内壁的毛细结构,通常用多层金属丝是一种紧贴管壳内壁的毛细结构,通常用多层金属丝网或纤维、布等以衬里形式紧贴内壁以减小接触热阻,衬网或纤维、布等以衬里形式紧贴内壁以减小接触热阻,衬网或纤维、布等以衬里形式紧贴内壁以减小接触热阻,衬网或纤维、布等以衬里形式紧贴内壁以减小
22、接触热阻,衬里也可由多孔陶瓷或烧结金属构成。如下图所示为几种不里也可由多孔陶瓷或烧结金属构成。如下图所示为几种不里也可由多孔陶瓷或烧结金属构成。如下图所示为几种不里也可由多孔陶瓷或烧结金属构成。如下图所示为几种不同的管芯图。同的管芯图。同的管芯图。同的管芯图。工作液:热管的工作液要有较高的汽化潜热、导热系数,合工作液:热管的工作液要有较高的汽化潜热、导热系数,合工作液:热管的工作液要有较高的汽化潜热、导热系数,合工作液:热管的工作液要有较高的汽化潜热、导热系数,合适的饱和压力及沸点,较低的黏度及良好的稳定性。工作适的饱和压力及沸点,较低的黏度及良好的稳定性。工作适的饱和压力及沸点,较低的黏度及
23、良好的稳定性。工作适的饱和压力及沸点,较低的黏度及良好的稳定性。工作液体还应有较大的表面张力和润湿毛细结构的能力,使毛液体还应有较大的表面张力和润湿毛细结构的能力,使毛液体还应有较大的表面张力和润湿毛细结构的能力,使毛液体还应有较大的表面张力和润湿毛细结构的能力,使毛细结构能对工作液作用并产生必须的毛细力。工作液还不细结构能对工作液作用并产生必须的毛细力。工作液还不细结构能对工作液作用并产生必须的毛细力。工作液还不细结构能对工作液作用并产生必须的毛细力。工作液还不能对毛细结构和管壁产生溶解作用,否则被溶解的物质将能对毛细结构和管壁产生溶解作用,否则被溶解的物质将能对毛细结构和管壁产生溶解作用,
24、否则被溶解的物质将能对毛细结构和管壁产生溶解作用,否则被溶解的物质将积累在蒸发段破坏毛细结构。积累在蒸发段破坏毛细结构。积累在蒸发段破坏毛细结构。积累在蒸发段破坏毛细结构。第10页/共44页2 2)热管的传热极限)热管的传热极限)热管的传热极限)热管的传热极限从图中可以看出:当工作温度较低时,最易出现粘性极限及声速极限。而在高温下则应防止出现毛细极限和沸腾极限。故热管的工作点必须选择在包络线的下方。第11页/共44页n n什么叫连续流动极限?什么叫连续流动极限?什么叫连续流动极限?什么叫连续流动极限?对于小热管,如微细热管,以及工作温度很低的热管,热管对于小热管,如微细热管,以及工作温度很低的
25、热管,热管对于小热管,如微细热管,以及工作温度很低的热管,热管对于小热管,如微细热管,以及工作温度很低的热管,热管内的蒸汽流动可能处于自由分子状态或稀薄、真空状态。内的蒸汽流动可能处于自由分子状态或稀薄、真空状态。内的蒸汽流动可能处于自由分子状态或稀薄、真空状态。内的蒸汽流动可能处于自由分子状态或稀薄、真空状态。这时,由于不能获得连续的蒸汽流,传热能力将受到限制。这时,由于不能获得连续的蒸汽流,传热能力将受到限制。这时,由于不能获得连续的蒸汽流,传热能力将受到限制。这时,由于不能获得连续的蒸汽流,传热能力将受到限制。n n什么叫冷冻启动极限?什么叫冷冻启动极限?什么叫冷冻启动极限?什么叫冷冻启
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 高效 间壁 换热器 热管
限制150内