管殼式換熱器文獻綜述.docx

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1、翅片管換熱器傳熱特性的數(shù)值模擬研究文獻綜述姓名：姜晴班級：熱動1班學(xué)號：20120390115引言能源是人類社會生存和發(fā)展的重要保障。近年來;我國工業(yè)化和城鎮(zhèn)化步伐加快,能源需求量進一步增加。據(jù)有關(guān)專家預(yù)測,若以2000年我國能源消費數(shù)據(jù)為基點,到2010和2020年,我國能源消費總量增長幅度將分別達到38%和89%,2010年能源消費總量將增長到22.4億噸標(biāo)準(zhǔn)煤,而2020年則為25.5億噸一30億噸標(biāo)準(zhǔn)煤[1]。由此可見,在未來幾十年里,隨著我國經(jīng)濟的飛速發(fā)展和人口的不斷增長,能源供給相對不足的矛盾將日益突出,能源供給問題將成為制約我國經(jīng)濟社

2、會發(fā)展的重要因素。為確保我國經(jīng)濟平穩(wěn)、協(xié)調(diào)和可持續(xù)發(fā)展,尋找新能源或可再生資源,以及合理地利用現(xiàn)有資源將是關(guān)鍵所在。對于合理利用現(xiàn)有資源,我國政府提出在“十一五”期間,各級政府和企業(yè)要把“節(jié)能減排”工作放在重要地位。我國目前的能源利用效率僅為36%左右,遠低于發(fā)達國家50%的能源利用率水平[2]。而我國能源利用率低下的一個重要因素,是大量工業(yè)余熱沒有得到充分利用。有統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明,我國鋼鐵、有色、化工、建材、石化、輕紡、機械等幾大能耗大戶,余熱利用率僅為4%一5%,工業(yè)爐窯熱效率低于70%[3]。不同溫度水平的余熱其利用價值也不同,一般可將余熱資源分

3、為高溫余熱、中溫余熱和低溫余熱。由于不同物質(zhì)形態(tài)的余熱,可利用程度不同,所以溫度劃分也有差別。對于固態(tài)余熱,500℃以下的為中、低溫;氣態(tài)余熱200℃以下的算中、低溫;對于液體余熱80℃以下可視為中、低溫[4]。從現(xiàn)代熱物理學(xué)的觀點來看,同樣多的熱量,在不同的溫度下可供利用的價值不同。余熱源的溫度越低,能量的品位就愈低。而據(jù)統(tǒng)計,在工業(yè)生產(chǎn)中,人們所利用的熱能中平均有50%最終以低品位余熱的形式直接排放[5]。這部分未經(jīng)利用的余熱直接排放到環(huán)境中,不但造成了巨大的能源浪費,也給環(huán)境帶來了嚴(yán)重的熱污染。據(jù)初步測算,能源利用效率每提高1個百分點,即可節(jié)

4、省能源費用130多億元[6]?？偟恼f來,我國能源利用效率低,節(jié)能潛力巨大。隨著化石燃料的日益枯竭和環(huán)境問題的日漸嚴(yán)峻,中低溫余熱的回收利用技術(shù)將成為節(jié)能領(lǐng)域研究的重要課題。一、強化傳熱技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀強化傳熱技術(shù),一般是指通過對影響傳熱的各因素的分析和計算,采用某些技術(shù)措施以提高換熱設(shè)備的換熱能力,或者在滿足原有傳熱量條件下,使換熱設(shè)備尺寸減小,并減少換熱器的阻力和動力消耗,從而更好的滿足現(xiàn)代化生產(chǎn)的需要。作為熱工過程的通用設(shè)備之一,換熱設(shè)備廣泛地應(yīng)用于動力、冶金、石化及制冷等行業(yè)。近年來,由于全球面臨著能源短缺的威脅,因而在換熱設(shè)備設(shè)計制造領(lǐng)域紛紛引

5、入了強化傳熱技術(shù)。1、強化傳熱的途徑和分類要使換熱器中傳熱過程強化,要提高換熱器在單位面積、單位時間內(nèi)的換熱量,可以通過三種途徑來實現(xiàn),即:增大平均傳熱溫差、增加換熱面積和提高傳熱系數(shù)。(1)增大平均傳熱溫差。增大平均傳熱溫差的方法有兩種:一種是當(dāng)冷熱流體進出口溫度一定時,可以通過流程的布置來增大平均溫差,同樣的進出口溫度下,逆流布置的溫差比順流布置大,因而換熱器布置盡量采用逆流或接近逆流的布置形式;另外一種方法是提高熱流體溫度或降低冷流體溫度。(2)增加換熱面積。增加傳熱面積是研究得最多的一種強化傳熱方法,也是一種很有效的強化換熱途徑。它主要通過

6、對對流換熱面結(jié)構(gòu)的改進來增大單位體積的傳熱面積,從而使得換熱器更加緊湊。采用擴大換熱面后,不僅能夠增加換熱面積,降低對流換熱熱阻,而且如果結(jié)構(gòu)選擇合適,還能提高換熱器的傳熱系數(shù)。增加換熱面積有多種形式,如采用翅化表面的翅片管、螺紋管、板翅式換熱面等;采用異型表面,包括各種凹凸形、波紋形、扁平形傳熱面以及截面形狀和大小變化的流道,這不僅使傳熱面積有所增加,還使流動狀態(tài)改變,增大擾動度,減小邊界層厚度,從而強化傳熱;采用小直徑的管子,有兩方面的好處,首先,管徑減小可以在相同體積內(nèi)布置更多的傳熱面,使換熱器更緊湊,其次,管徑減小后,管內(nèi)紊流度增大,可使層

7、流底層變薄,換熱系數(shù)加大;采用多孔表面,用金屬微?；蚪z網(wǎng)燒結(jié),涂敷于傳熱面上,或用化學(xué)、機加工等方法形成多孔表面,不僅增加了傳熱面積,而且會改善換熱狀況,對于強化沸騰和凝結(jié)過程特別有效。(3)提高傳熱系數(shù)。增大換熱面積和平均傳熱溫差在工程實際中往往受到多方面條件的限制,因此,在換熱面積和平均傳熱溫差給定時,提高傳熱系數(shù)成為了唯一的強化傳熱途徑。所以,當(dāng)今提高換熱器的傳熱系數(shù)以增強傳熱已經(jīng)成為研究的重點。提高傳熱系數(shù),有以下途徑:提高傳熱面兩側(cè)的換熱系數(shù);選用導(dǎo)熱性能良好的材料作傳熱間壁,并盡可能減薄間壁厚;避免或減小污垢熱阻。理論計算表明:當(dāng)傳熱過

8、程各環(huán)節(jié)的分熱阻數(shù)量級接近時,應(yīng)同時減小各分項熱阻;當(dāng)傳熱過程各環(huán)節(jié)分熱阻數(shù)量級較懸殊時,應(yīng)設(shè)法減小最大分熱阻[7]。此外