热管换热器热回收的应用综述
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能源是人类社会存在与发展的物质基础,过去200多年建立在煤炭、石油和天燃气等化石燃料基础上的能源体系,极大地推动了人类社会的发展。
然而随着化石燃料的大量消耗,能源危机逐渐显现出来,同时也带来了严重的环境问题,如酸雨、温室效应等。
解决能源危机的方式有两个:第一是开发新能源,如太阳能、风能、潮汐能、核能等等;第二是研发和实施节能减排技术。
但是由于新能源的大规模使用往往收到种种客观因素的限制,导致经济效益很难得到大幅度提高,与此同时节能减排就显得尤为重要。
有效地利用工业生产过程中的废热和余热不失为合理利用能源、达到节能减排的好途径,大量专家和学者对此进行了深入的探讨和研究,这对于环境保护也有相当重要的积极意义。
据相关部门统计,我国的能源利用率很低,仅能达到30%左右。
各主要工业部门如钢铁、化工、纺织、造纸等行业的余热资源占其消耗的总能源的平均比例达到了7.3%,而余热资源回收率仅为34.9%[1]。
就钢铁行业而言,我国钢铁行业的余热资源利用率为25.8%,其中高温余热回收较多,为44.4%,低温余热回收率还不如1%[2]。
综上所述,余热利用方面具有极大的潜力。
传统换热器在余热废热回收中有很多应用,比如电厂锅炉烟道里的空气预热器和省煤器,但其效率低下,设备庞大,并且因为严重的腐蚀及堵灰等问题常常造成维修或更换费用很高。
余热回收设备工作性能的优劣直接影响着整个装置的综合性能。
苏州某钢铁厂小型轧钢加热炉利用热值为3780KJ/m3的高炉煤气作燃料时,普通换热器只能将空气预热到160℃,其理论燃烧温度仅能达到1430℃,采用低压涡流式直焰烧嘴生产时,炉温仅有1100℃,钢温为1050℃.但若利用性能较好的换热器,将空气预热至650℃,煤气预热到350℃,则其理论燃烧温度可有1430℃提高到1789℃,炉温可提高到1341℃,钢坯热耗由3266降到1424KJ/Kg,炉子的热效率可由25%提高到56%[3]。
热管是人们所熟知的最有效的传热元件之一,它可以将大量热量通过其很小的截面积进行传递。
热管技术在工业锅炉余热回收上的运用热管技术是一种利用流体在其内部进行相变循环来传导热量的技术,其传热效率高、结构简单、可靠性高等特点使其在余热回收领域得到了广泛的应用。
在工业锅炉的余热回收中,热管技术主要是通过热管换热器来实现的。
热管换热器是一种利用热管技术将废热转化为可利用热能的设备,其结构简单、占地面积小、换热效率高等特点使其在工业锅炉余热回收中备受青睐。
在工业锅炉的余热回收中,热管换热器主要分为两种类型:一种是用于烟气余热回收的热管换热器,另一种是用于燃料余热回收的热管换热器。
前者主要是通过将热管换热器安装在烟气管道中,利用烟气余热来加热工质传递热量,从而达到余热回收的目的;后者则是将热管换热器安装在燃料管道中,利用燃料燃烧产生的高温热量来加热工质传递热量,同样实现了余热回收的效果。
热管换热器在工业锅炉的余热回收中具有诸多优势。
其结构简单,安装方便,不需要占用过多的空间,适合在工业锅炉中进行大规模的应用;热管换热器的换热效率高,能够有效地将工业锅炉产生的余热转化为可利用的热能,从而降低了能源消耗和生产成本;热管换热器具有传热效率高、可靠性强、维护成本低等优点,可以长期稳定地运行,为工业生产提供了可靠的热能支持。
除了以上的优势之外,热管换热器在工业锅炉的余热回收中还具有一些特殊的应用优势。
热管换热器能够承受高温高压的工作环境,适应了工业锅炉产生的高温高压余热环境,可以长期稳定地运行而不会受到影响;热管换热器还具有不易结垢、不易堵塞等特点,能够有效地减少清洗和维护的频率,降低了设备运行的维护成本。
热管技术在工业锅炉的余热回收中具有广阔的应用前景。
其结构简单、换热效率高等优势使其成为了工业锅炉余热回收的理想选择。
在未来,热管技术将会在工业锅炉的余热回收中发挥日益重要的作用,为工业生产提供更加可靠和稳定的热能支持。
总结:热管余热回收技术可应用的领域
热管余热回收技术,主要依热管换热器来实现的。
热管换热器是由数根的热管组成,在热管管束中间用隔板隔开,热管换热器在作业时,冷流体和热流体在隔板的两端流动,并通过热管进行热量的传递。
热管换热器分为二维、三维、四维热管换热器等。
热管换热器所以能够得到迅速发展,主要是因为热管具有很高的热能传导性,比普通金属传热效率高、速度快,热管换热器还具有良好的恒温性、传热方向可逆转等特点。
其中的热管,固有传热量大、温差小、重量轻、响应速度;在安装时便捷快速,受用寿命长,一般情况下,只需进行简单的维护即可,使用便捷省心。
那么,热管余热回收技术可应用于哪些领域呢?
1、中央空调通风系统的能量回收;
2、食品、药品行业烘干,可以降低二氧化碳的排放;
3、通讯机房、基站、电控柜的散热,完全风冷;
4、可以回收40度到160度之间废水的余热;
5、在南方城市可以用热管用来除湿;
6、可以吸收地热解决铁道冷冻问题;
7、40度到160度的废弃的余热回收。
总体来说,可应用的领域是非常广泛的,基本各个领域都可以用热管余热回收技术来实现节能的效果。
热管技术在工业余热回收中的应用(最新版)编制人:__________________审核人:__________________审批人:__________________编制单位:__________________编制时间:____年____月____日序言下载提示:该文档是本店铺精心编制而成的,希望大家下载后,能够帮助大家解决实际问题。
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热管换热器在工业锅炉余热回收上的节能应用改开以来,我国的经-济经历一个快速发展阶段,能源消耗空前增大,能源价-格也在不断攀升;经-济的快速发展,离不开工业领域的崛起。
我国的主要热能动力设备为工业锅炉,工业锅炉的排烟余热回收上有很大的潜力,“双碳”政策之下,在节能减排上更具有意义。
工业锅炉设备在工作过程中会产生大量的热能,这部分热能虽然会有余热利用,但很有限,导致大部分热能都以废气的形式通过烟道排放到外部环境中,造成热能的白白浪费。
目前,工业锅炉中使用的燃油燃气锅炉设备,其排烟温度大都在200℃左右,燃煤锅炉排烟温度会更高一些。
因此对高温废气进行热量回收,是提高锅炉热效率和节能减排控制的重要途径。
一直以来,节能减排的行动一直都在进行着,但是节能减排相关设备或方式良莠不齐,没有统一的标准,效果往往达不到预期,用户也很难分辨其节能减排效果的好坏,在这个情况下,并不能提升工业锅炉设备的使用效率。
热管换热器,即热管技术,在工业锅炉节能减排上是一种投资少、见效快、安全可靠的一种技术。
利用热管换热器在工业锅炉余热回收上具有三种优势:一、优良的等温性:热管内部是真空状态,并充满工作介质。
热管内腔处汽液共存饱和状态,但饱和蒸汽压力却是由饱和温度决定的。
当热管的一端受热,工质蒸发后流向冷凝端,在冷凝端遇冷放热流向蒸发端。
在这个过程中,热管的各部分基本能够处于恒温状态,且不会受到作业时工业锅炉设备的影响。
二、高导热性热管内腔中的传热是通过液体工质的相变而来的,热阻有限,在作用状态下,管内工质导热能力较强,比其他金属如铜、铝等的导热能力要高出数倍,很利于提高工业锅炉的工作效率。
三、较强的灵活性热管在实际作业中具有较强的变通性,可根据工业锅炉生产作业流程来进行设计,在确保节能效果的同时,不对原有的工艺流程产生任何影响。
热管自身就可实现热流方向的可逆性,不受季节影响,非常灵活。
热管换热器,在工业锅炉余热回收工作中具有较强的实践意义,结合防腐技术,可有效提升工业锅炉的工作效率,降低能耗,对环境保护也起到一定的积极作用。
热管技术在工业锅炉余热回收上的运用热管技术是一种基于热管原理的传热技术,利用热管的热导性能,将高温热源处的热能传递到低温处,实现了热能的有效利用。
在工业锅炉中,热管技术可以被用来回收排放出的高温烟气中的余热,将其转化为有用的热能,用于加热水或发电等用途。
下面我们将从热管技术在工业锅炉余热回收中的运用、优势及发展趋势等方面进行分析。
在工业锅炉中,热管技术可以应用在烟气余热回收系统中。
当工业锅炉燃烧燃料时,会产生大量的高温烟气,其中蕴含着大量的热能。
传统的余热回收设备多采用换热器,但常常存在换热效率低、结构复杂、维修成本高等问题。
而采用热管技术可以有效地解决这些问题。
热管技术可以将高温烟气中的余热迅速传递到工业锅炉需要加热的介质中,实现了热能的有效回收利用。
热管技术具有结构简单、传热效率高、维护方便等优点,能够有效地提高能源利用率,减少能源消耗。
热管技术还可以在工业锅炉烟气脱硫、除尘等设备中发挥重要作用。
利用热管技术将高温烟气中的余热用于辅助设备加热,不仅可以提高设备的效率,还可以降低设备运行成本,延长设备寿命。
热管技术的优势热管技术具有结构简单、体积小、重量轻的特点,可以方便地嵌入到现有的工业锅炉系统中,无需改变原有的结构。
这为工业锅炉的现场改造提供了便利。
热管技术工作稳定可靠。
热管内部没有运动部件,无需外部动力输入,因此工作稳定可靠,维护成本低。
热管技术适用于高温、高压等工况下的热能回收。
在工业锅炉中,热管技术可以适应高温高压的工作环境,具有很强的适用性和稳定性。
热管技术在工业锅炉余热回收中的发展趋势第一,热管技术的智能化发展。
随着传感技术和智能控制技术的不断成熟,热管技术的智能化水平将会不断提高,能够更好地根据工业锅炉的工况和需求进行自适应调整,提高系统的整体性能。
第二,热管技术的多元化应用。
热管技术不仅可以用于工业锅炉余热回收,还可以应用于石化、电力、冶金等多个行业的余热回收及传热领域,将会得到更广泛的应用。
毕业设计(论文)文献翻译学生姓名:季天宇学号:P********** 所在学院:能源科学与工程学院专业:热能与动力工程设计(论文)题目:12000Nm3/h气-气热管换热器的设计指导教师:**2016年3月10日热管换热器余热回收的应用综述W. Srimuang, P. Amatachaya摘要用热管回收废热是一种公认的可以节约能源与防止全球变暖的有效手段。
本文将对用于余热回收的热管换热器,特别是对传统热管、两相闭式热虹吸管和振荡热管换热器的节能和增强效率的问题进行总结。
相关的论文被分为三大类,并且对实验研究进行了总结。
分析这些研究报告的目的是为未来的工作打下基础。
最后,总结出传统热管(CHP)、两相闭式热虹吸管(TPCT)和振荡热管(OHP)换热器的效率参数。
本文也提供了用于热回收系统中的热管热交换器的设计的最佳方案。
关键词:热管回收效率气-气目录1.引言2.热管换热器的类型3.热管在热回收方面的应用4.气-气热管换热器及试验台5.气-气热管换热器效率的影响因素6.结论参考文献1.引言利用热管回收废热是一个对于节约能源与防止全球变暖的极佳手段。
热管换热器作为一种高效的气-气热回收装置广泛地应用于商业与工业生产中。
热管换热器之所以能成为最佳的选择,是因为废气与供给空气之间不会有交叉泄漏。
它拥有许多优势,比如有较高的换热效率,结构紧凑,没有可动部件,较轻的重量,相对经济,空气侧较小的压降,热流体与冷流体完全分离,安全可靠。
热管换热器被广泛应用于各个行业(能源工程,化学工程,冶金工程)的废热回收系统。
热管换热器最重要的一个功能是从锅炉的废热中回收热量。
图1显示的是传统锅炉与加装了热管换热器的锅炉的比较。
在传统锅炉中(图1a),废气被直接排放到空气中,不仅浪费能源,而且还会污染环境。
使用热管换热器(图1b)不仅减少了能源消耗,而且保护了环境。
无论如何,对于使用热管进行热回收,特别是关于节约能源和环境效益的研究都是有必要的。
对于传统热管(CHP)、两相闭式热虹吸管(TPCT)和振荡热管(OHP)换热器的应用进行综述。
本文的结论也提供了关于热管换热器的设计和此领域未来的研究的一些建议。
图1用于预热的热回收装置2.热管换热器的类型热管换热器也被作为利用汽化潜热以较小的温差在长距离间传递热量的热传递设备。
它是由一根充满了适当的工作液体的封闭的管子构成。
热管分为三类:传统热管(CHP)、两相闭式热虹吸管(TPCT)和振荡热管(OHP)。
在实际过程中,当热量进入蒸发器,平衡被打破并在稍高的压力下产生蒸气和温度。
增加的压力使蒸汽流向管子的冷凝段,冷凝段稍低的温度使蒸汽冷凝并且释放汽化潜热。
冷凝后的液体通过传统热管吸液芯的毛细作用或者两相闭式热虹吸管的重力作用返回蒸发段。
两相闭式热虹吸管在本质上是热管,但是没有吸液芯结构。
传统热管与两相闭式热虹吸管的不同在于两相闭式热虹吸管使用重力将热量从冷源下方的热源进行传递的。
结果导致,蒸发段位于冷凝段下方。
工作液体在冷凝段蒸发、冷凝,并且在重力的影响下回流到蒸发段。
如果能够利用重力,两相闭式热虹吸管是最佳的选择,因为传统热管的吸液芯会对冷凝液体的流动产生一个额外的阻力。
图2展示了传统热管与两相闭式热虹吸管的主要区别[1]。
振荡热管或脉动热管(PHPs)是热管技术最新的发展之一。
工作液体在传统热管中通过毛细作用以逆流的形式在热源与冷源之间不断循环。
与传统热管不同的是,工作液体在振荡热管中在其轴向方向振动。
脉动热管的基本传热机制是与相变(蒸发和冷凝)有关的振荡运动现象。
振荡热管是由一根连续的毛细管弯曲而成。
毛细管的直径要足够小以允许液体和蒸汽能够共存。
振荡热管的基本原理是当弯曲的毛细管的一段受到高温影响时,内部的工作液体蒸发并提升蒸汽压力,这将导致蒸发区产生气泡。
这会将液柱推向低温端(冷凝器)。
低温端的冷凝将会进一步增加两段的压差。
由于相互连接的管子,液滴和气泡在管子里往冷凝器的运动这使他们向着高温端(蒸发器)运动。
从而,使热量从加热部分传递到冷却部分。
振荡热管的优势在于不需要吸液芯来传递液体。
也不需要泵提供动能,所以振荡热管的传热是被动的。
事实上,它不需要热源吸收的热量以外的能源。
但是,振荡热管的整体阻力一般要大于传统热管,振荡热管能够适应更大的流量。
热管换热器是自成一体,自我维护的被动能源回收装置。
利用蒸汽液体流动使它有非常大的传热系数。
管子中液滴的蒸发和气泡的形成使液滴和气泡在振荡热管中保持振荡。
驱动力是由核沸腾和工作液体的冷凝提供的。
热管换热器能够将热量从高温段转移到低温段。
振荡热管有几点优势:成本较低,热传递性能出色,热响应速度快,可操作性高以及操作灵活。
振荡热管分为三类(图3)图3a为闭环振荡热管(CLOHP),取名闭环振荡热管是因为它由长的封闭的环形毛细管构成。
工作流体在管子纵轴线方向的振荡导致热量传递。
图3b为带止回阀的闭环振荡热管(CLOHP/CVs)。
它由一根在末端以接合的方式形成封闭环形的毛细管构成。
带止回阀的闭环振荡热管在闭环上合并了一个或多个可控方向的单程止回阀,这样就可以让工作液体只向指定的方向流动。
图3c为封闭式振荡热管(CEOHP),它由一根长的毛细管构成,毛细管两段都封闭。
这样,热传递仅仅通过快速的振荡和脉动压力波扰动发生。
图2 传统热管(CHP)和两相闭式热虹吸管(TPCT)图3 振荡热管的类型3.热管在热回收方面的应用最近,研究人员对于使用热管回收热量越来越感兴趣。
也有论文开始分析热管的应用、设计、结构和热力性能。
Noie-Baghban和Majideian[2]介绍了用于手术室废热回收的传统热管。
该热管是为低温源(15~55℃)设计的。
研究发现常规热管的效率是0.16,虽然它取决于热管的直径和翅片间隙。
但是该值还是太小,因为该热管是为低温工况设计的。
Abd El-Baky和Mohamed[3]为了冷却新风将传统热管应用于空调系统的新风和回风之间的热回收上。
测试回风与新风的质量流率之比(1,1.5和2.3)来验证热传递和新空气温度的变化。
在测试过程中,新空气的进口温度控制在32-40℃之间,而回风进口温度约为26℃且保持不变。
Martinez等人[4]为空调设计了一种由两根传统热管和间接蒸发换热器构成的混合能源回收系统。
混合能量的能量表征回收系统与实验设计技术同时进行。
一个主要结论被应用于空调的由两根传统热管和间接蒸发换热器构成的混合能源回收系统的安装,能回收回风的部分热量,从而提高能源效率以及减少对环境的影响。
表1传统热管,两相闭式热虹吸管和振荡热管的几何特征。
热管 管数 工作流体/充液率 翅片 吸液芯 作者CHP材料:铜OD :15mm t W :3mme L :300mm,t L :600mm, c L :300mm8材料:甲醇无100孔 不锈钢Noie-Baghban and Majideian [2]CHP材料:铜OD :12.7mm t W :50cme L :20cm,a L :10cm, c L :20cm25材料:R11,R123类型:连续翅片 材料:铝 厚度:0.5mm100孔 黄铜Abd El-Baky and Mohamed [3]CHP材料: -OD :12.7mm t W :2.1mmt L :62cm12材料:3.04克氨无350孔 不锈钢Martinez et al. [4]1类TPCT材料:铜 OD:15.88mmt W :1.22mme L :300mm,a L :150mm, c L :300mm24材料:水 充液率:蒸发段60%类型:连续翅片 材料:铜(蒸发段)铝(冷凝段) 间隔:每米472片 厚度:0.162mm无Lukitobudi et al. [5]2类TPCT材料:钢OD :26.27mm t W :7.65mme L :300mm,a L :150mm, c L :300mm10材料:水 充液率:蒸发段60%类型:螺旋形翅片 材料:钢 间隔:每米315片 厚度:0.8mm 直径:52.7mm无3类TPCT材料:铜OD :15.88mm t W :1.22mme L :300mm,a L :150mm, c L :300mm24材料:水 充液率:蒸发段60%无无TPCT材料:钢OD :20mm t W :1.5mme L :150mm,a L :5mm, c L :150mm50材料:水 充液率:蒸发段35%类型:板式翅片 材料:钢 间隔:每米315片 厚度:1.5mm 高度:8mm无Yang et al. [6]1类TPCT材料: 铜OD :0.127m t W :1.5mmt L :0.45m7材料:甲醇 充液率: –类型:板式翅片 材料:铜 数量:共计70片 厚度:0.45mm 高度:0.048m无Riffat and Gan [7]2类TPCT材料: 铜OD :0.127m3材料:甲醇 充液率: –类型:柱形翅片 材料:铜无t W :1.5mmt L :0.45m数量:共计300片 厚度:0.45mm 直径:0.7mm3类TPCT材料: 铜ID :18mmt L :365m6材料:甲醇 充液率: –类型:百叶窗翅片 材料:铝 数量:共计96片 间隔:2mm 高度:60mmTPCT 材料: 铜 ID :15mmt L :660mm,e L :300mm, c L :300mm24 材料:R22 充液率:蒸发段60%类型:板式翅片 材料:铝 间隔:每米32片 厚度:0.164mm 高度:140mmWu et al. [8]CEOHPID :2mme L :190mm,c L :190mm t L :600mm1 材料:水 充液率:蒸发段50%– Rittidech et al. [9]CLOHP /CVsID :2mme L :190mm,a L :8mm c L :190mm,t L :358mm1 材料:R134a 充液率:蒸发段50%– Meena et al. [10]在两相闭式热虹吸管的应用方面,Lukitobudi 等人[5]的设计,他们制造并测试了一台用于面包店的中温两相闭式热虹吸管换热器。
该换热器十分高效(65%),但是作者声明运行过程中超载的压力可能会对换热器造成损伤。
杨峰等人[6]研究了一种可能的应用使用两相闭式热虹吸管换热器回收大型客车发动机产生的废热为乘客供暖。
Riffat 和Gan [7]探讨了自然通风建筑的两相闭式热虹吸管换热器效率。
在他们的研究中,他们在两个测试室测试了三种两相闭式热虹吸管换热器的热回收部件。
第一种两相闭式热虹吸管换热器由七对翅片的热管组成,第二种有螺旋状的翅片,第三种是由两排交错的两相闭式热虹吸管构成。