高通量换热器研制及在大型石化装置中的节能应用

开发了烧结型表面多孔高通量换热管及其换热器.以乙醇为介质评价了表面多孔换热管的沸腾传热性能.研究表明,表面多孔换热管强化传热效果显著,在酒精中的传热效果是光管的8.7～12.1倍.以1.8 g/L CaSO4盐溶液为介质经240 h阻垢性能试验,结果表明表面多孔换热管具有良好的抗垢性能,在溶盐中多孔管沸腾传热系数始终大于光管的沸腾传热系数.工业化应用考核表明,采用该烧结型表面多孔换热管设计制造的高通量换热器,不仅可以大幅度提高相关流程装置的产能,而且可以明显降低能耗.     

烧结型多孔表面管强化沸腾传热的研究

在前人研究的基础上,本文根据沸腾换热、多孔物质内传热传质及毛细管中两相流的理论及实验,提出了烧型多孔表面沸腾换热的改进模型,再据此而得到新的烧结型多孔表面泡态沸腾换热关联式,与实验结果比较,偏差在士30%以内。关联式适用于F-11,F-12,F-22,F-113,F-114。     

化学腐蚀表面多孔管的池沸腾传热研究

本文以水为工质，研究了常压下化学腐蚀表面多孔管的池沸腾传热性能．结果表明，该表面多孔管的沸腾传热性能十分优异，在试验的沸腾温差下，表面多孔管的沸腾传热系数达光滑管的近１０培．同时综合分析了该管强化沸腾传热的机理，预测了工业应用的前景．     

新型强化传热管——抑泡孔管的管束传热实验

实验研究了抑泡孔管管束的排列方式、管间距、加热管子根数、热负荷大小、沸腾工质物性等因素对抑泡孔管管束沸腾传热性能的影响规律。实验结果表明,抑泡孔管束与光管束、低肋管束的沸腾传热性能截然不同,而与机加工多孔管束和烧结粉末表面管束有某些相似之处。管束中的沸腾管数增加,有轻微恶化传热的趋势;高负荷时这种趋势更明显;管间距直径比的变化对管束特性影响不显著;乙醇为工质时,管束排列方式和热负荷大小等对沸腾传热的影响甚微。     

新型缲化传热管—抑泡孔管的管束传热实验

实验研究了抑泡孔管管束的排列方式，管间距，加热管子根数，热负荷大小，沸腾工质物性等因素对抑泡孔管管束沸腾传热性能的影响规律。实验结果表明，抑泡孔管束与光管束，低肋管束的沸腾传热性能截然不同，而与机加工多孔管束和烧结粉末表面管束有某些相似之处。管束中的沸腾管数增加，有轻微恶化传热的趋势；高负荷时这种趋势更明显；管间距直径比的变化对管束特性影响不显著；乙醇为工质时，管束排列方式和热负荷大小等对沸腾...     

多孔性金属薄层的泡核沸腾试验

对自制的多孔性金属薄层的泡核沸腾传热特性进行研究．试验采用单管沸腾装置，管内使水沸腾汽化，管外用电加热．在试验的温差下，多孔覆盖层表面的沸腾传热膜系数为光滑表面的２．２２倍，泡核沸腾起始温差从３．９℃降至２．１℃．作者还分析了多孔覆盖层表面强化沸腾传热的机理，并提出沸腾传热膜系数与温差关联式．     

高效沸腾传热强化表面的研究

本文报道了肋形隧道机械加工表面多孔管(JK—2管)单管管外池沸腾实验。实验工质为R—113和R—11。实验结果表明:对R1131质,JK—2管沸腾给热系数比光滑管高2.5～15倍,临界热负荷高约100%;对工质R—11,JK—2管的沸腾给热系数比光滑管高1～10倍;与机械加工表面多孔管(JK—1管)相比,在工质R—11和R—113中,沸腾给热系数高20%～150%。并建立了一个预报值与实验值误差在±15%以内的准数关联式。     

水平微肋管内有机工质R245fa的沸腾换热性能

为增强有机朗肯循环发电系统中蒸发器的传热能力,对水平微肋管内新型有机工质R245fa的沸腾换热性能进行实验研究。研究结果表明:R245fa沸腾换热系数随质量流速增大而提高,随饱和温度和热流密度增大而减小;随着干度增大,沸腾换热系数先增大后降低,存在1个临界干度;在实验条件下,临界干度约为0.4,并与实验工况有关;超过临界干度时,质量流速对R245fa沸腾换热系数的强化作用增大,而饱和温度对沸腾换热的抑制作用增大;在4种常用关联式中,KANDLIKAR关联式对R245fa沸腾换热性能的预测较精确,预测值与91.6%的实验值偏差在±25%以内,绝对平均偏差为11.2%,能满足工程设计要求。     

表面多孔涂层管强化传热技术研究

设计了以烧结法制备铜表面多孔层的工艺过程，并以丙酮作为介质，测试了所制备的多孔表面强化管的传热性能．结果表明，表面多孔管显著地强化了沸腾给热．以０．０７４～０．０４６ｍｍ紫铜粉和Ｒ粉的复合粉烧结多孔管为例，当热通量为２．００×１０４～６．８５×１０４ｋＪ／（ｍ２·ｈ），沸腾给热系数可达２．２３×１０４～５．２８×１０４ｋＪ／（ｍ２·ｈ·℃），比普通光滑管提高８～２４倍；总传热系数可达３８００～６２３６ｋＪ／（ｍ２·ｈ·℃），比普通光滑管提高０．７～６倍     

过冷盐溶液流动沸腾传热预测关联式

为保证以含盐溶液为工质的蒸发换热设备内的水动力及传热安全,要求能够对盐溶液在受热管内的传热特性实现准确预测.该文开展了垂直上升受热管内NaCl溶液传热实验,获得了盐溶液管内强迫对流及过冷流动沸腾传热系数实验值.基于实验结果,校验了现有传热预测关联式对盐溶液不同传热阶段的传热预测准确性.结合公开报道中的盐溶液及纯水的传热...     

强化表面管束池沸腾传热的实验研究

对三种强化表面管束池沸腾换热特性进行了实验研究，并与光滑表面管束进行了比较。结果表明：各强化表面管束池沸腾相对于光滑表面管束的强化传热效果，＃２多孔表面管束（凹穴密度较大）最好，＃ｌ多孔表面管束次之，Ｔ型肋表面管束第三．     

两种斜翅管表面碳酸钙垢初始阶段结垢特性

进行了3种强化管在不同碳酸钙溶液浓度和流速下的动态结垢实验,得到碳酸钙浓度、流速和不同管型对碳酸钙析晶垢结垢过程的影响.结果表明,碳酸钙浓度增大,使溶液中均相成核速率和所形成晶核的生长速率增大,使溶液换热表面界面的污垢晶粒浓度和成垢离子浓度均增大,前者使更多的污垢附着换热面,而后者使表面异相成核速率和生长速率增大.流速增大,使光管表面形成的晶核、污垢晶体和污垢热阻均减少,而诱导期延长;使平直和锯齿斜翅管初始成核增多,但诱导期延长,而结垢量和污垢热阻减小.平直和锯齿斜翅管在清洁状态和结垢状态下均具有比光管更大的总换热系数、更小的污垢热阻,尽管结垢量略多.在相同结垢状态下,锯齿斜翅管的结垢量和污垢热阻大于平直斜翅管的,但是,其总换热系数仍大于平直斜翅管.     

Forced Convection Heat Transfer in Plate Channels Filled with Packed Beds or Sintered Porous Media

IntroductionFluid flow and convection heat transfer in porousmedia have received much attention for the pastfive decades due to many important applicationssuch as geothermal energy extraction,catalytic andchemical particle beds,petroleum processing,transp…     

场协同原理强化管外降膜吸收传热特性实验研究

对基于场协同原理设计的两种强化传热管型进行了LiBr降膜吸收水蒸气过程的传热实验研究,并与光滑铜管作比较,考查该传热管型在吸收过程中的强化作用.实验测量参数包括;溶液进出口温度、浓度,流量,冷却水进出口温度、流量等.实验结果表明,两种强化传热管型在低雷诺数时对LiBr降膜吸收传热的强化比分别为20%和50%,而且随着雷诺数的增大而增大.利用场协同理论和降液膜流动的波动特性分析了强化降膜吸收过程传热特性的物理机制,发现速度矢量与温度梯度的夹角及降液膜厚度形成的阻力对对流换热有一定影响.     

液氮在弦月形通道中沸腾传热强化实验研究

首次利用极限偏心圆管形成的弦月形通道在液氮池中进行了两相流沸腾传热实验研究，实验结果表明，当热流密度达到９ｋＷ／ｍ＾２时，弦月形通道内的传热温差仅为１．１Ｋ，传热性能达到了目前一致公认的沸腾传热系数最高的烧结多孔表面管的同等水平，而其制造工艺、生产成本和运行操作等方面却大大优于后者。     

紊流区内不同物性的工质在三维内肋管内的对流换热实验

在Re数为8000～80000范围内,以水和乙二醇的水溶液(乙二醇的质量浓度为55%)为工质,对5根不同肋形结构尺寸和肋排列形式的三维内肋管内的对流换热特性,在不同的工质入口温度下进行了实验。实验结果表明:工质物性参数中,Pr数对三维内肋管的换热影响较大。另外,根据实验值还关联出适合较大工况范围的换热关系式。     

小型平板热管传热实验研究

研究用于电子器件高效冷却的小型平板热管（简称为热板）的传热机理,提出热板设计方案;采用粉末冶金的方法在热板蒸发的热板蒸发端烧结毛细多孔层,强化了工质的沸腾换热过程;对热板进行了传热稳态和瞬态性能测试,分析工质充装量、毛细多孔层厚度、热板工作方式等因素对热板传热性能的影响。     

涡节型、酒窝型强化管管内沸腾传热特性实验

以微型Capstone C30燃气轮机排放的烟气余热为热源,研究涡节结构强化管、酒窝结构强化管和光管管内沸腾换热特性。实验结果表明：涡节型结构强化传热管管内沸腾换热系数约为光管的1.6~2.1倍,管外对流传热系数约为光管的1.3~1.5倍,总传热系数约为光管的1.4~1.5倍;酒窝型强化传热管管内沸腾换热系数约为光管的2.1~2.5倍,管外对流传热系数约为光管的1.8~2.0倍,总传热系数约为光管的1.9~2.1倍。分析了涡节型强化传热管和酒窝型强化传热管较光管传热性能好的原因。     

水平管降膜换热器性能规律研究进展

水平管降膜换热器具有热质传递效率高、阻力小、结构简单等优点，被广泛应用于化工等传统领域及能源利用的节能减排领域。降膜换热器内部发生复杂的流动及传热传质相互耦合过程。介绍了实验及模拟研究手段的进展，综述了不同操作参数（气体温度、流向及流量，溶液流量、温度及浓度，内部媒介流量及温度等）与结构参数（管径、管间距等）对水平管降膜管间流型、液膜厚度与润湿性等流动特性的影响规律，以及对蒸发传热特性、吸收传热传质特性等换热器性能的影响规律，包括整体性能和局部微细特征，为水平管降膜换热器的性能优化提供理论支撑。指出在不同气流特征以及多因素相互作用下多维度的局部流动与传热传质性能的耦合影响规律以及强化换热手段会是水平管降膜换热器未来研究的重点方向。