振蕩流熱管換熱器設計計算方法探討.pdf

1、干燥行業(yè)是公認的高耗能行業(yè)之一。隨著干燥物料的不同，尾氣攜帶著不同含量的水蒸氣，其直接排放導致大量熱能的損失。振蕩流熱管作為一種新型傳熱元件，具有啟動溫度低和當量傳熱系數大等優(yōu)點，在低位熱能的回收上具有廣闊前景。振蕩流熱管換熱器的應用和推廣需要一套成熟的設計理論作為指導，但是國內在此方面少有研究。本文的主要目的就是先通過實驗得到干燥尾氣流經銅管時的換熱實驗關聯(lián)式，后考察振蕩流熱管表面溫度分布，最后提出一套適用于干燥尾氣的振蕩流熱管換熱器

2、的設計計算方法。
　　 首先，對干燥尾氣對流冷凝換熱系數進行了研究。采用雙膜法對銅管外混合氣冷凝換熱過程進行分析，認為顯熱和潛熱的傳遞同時發(fā)生在液膜表面，并進行了熱阻分析，得到了管外各熱阻關系式和當量換熱系數關系式。對關系式中各項進行分析得到了管外換熱的影響因素：htot=f（u，d，λ，η，ρ，cp，Pb，Pi，D，r，tb，ti），后通過量綱分析，加入一新無量綱數——冷凝因子，得到試驗關聯(lián)式；建立干燥尾氣冷凝換熱實驗臺，使用

3、空氣和蒸汽的混合氣模擬干燥尾氣，對其流經銅管時的冷凝換熱系數進行了考察，所用銅管和振蕩流熱管結構相同；根據相似原理進行了數據處理，得到混合氣對流冷凝換熱準則關聯(lián)式：Nu=5.14121Re070674Pr1/3Ln090952，將實驗所得管外換熱系數與關系式所得值進行比較，發(fā)現誤差在20％以內，在工程上是允許的。
　　 其次，對振蕩流熱管表面溫度分布特性進行了研究。將振蕩流熱管簡化成由管殼、液膜和液柱三部分組成的傳熱元件，沿軸向

4、截取微元體進行傳熱分析，忽略重力影響因素，求得振蕩流熱管溫度分布方程；搭建振蕩流熱管溫度測量試驗臺，測量了振蕩流熱管穩(wěn)定工作時的表面溫度分布；將試驗測得溫度平均值與溫度分布方程曲線進行比較，兩者吻合較好。
　　 最后，給出了振蕩流熱管換熱器的熱設計計算方法。認為振蕩流熱管參數一定，從而將求換熱面積轉化為求熱管數量。熱端和冷端傳遞的熱量可以通過干燥尾氣相對環(huán)境攜帶的總熱量和回收效率求得；熱端和冷端的對流傳熱系數可以分別根據相應的試