高效节能型空调换热器探讨
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高效节能空调原理现代社会,空调已经成为人们生活中不可或缺的一部分。
然而,随着能源消耗量的不断增加,关注节能环保也成为了当务之急。
因此,研发高效节能空调成为了全球各大厂商的重要目标。
本文将介绍高效节能空调的原理,以及相关的技术和创新。
一、换热技术高效节能空调的一个关键技术是换热技术。
传统空调系统中,空气热交换主要通过冷凝器和蒸发器来实现。
然而,这种方式存在着很大的能量损失。
为了提高能量利用率,现代空调系统采用了先进的换热技术。
1.1 蒸发冷却器蒸发冷却器是高效节能空调中的关键部件。
它利用空气的对流和水的蒸发来降低环境温度。
与传统的冷凝器相比,蒸发冷却器可以实现更高效的热交换,减少能量的损失,并且能够提供更为舒适的室内环境。
1.2 直接蒸发制冷技术直接蒸发制冷技术是另一种高效节能空调的换热技术。
它通过直接蒸发制冷剂来降低系统的温度。
与传统的冷凝器-蒸发器循环相比,直接蒸发制冷技术能够有效地提高制冷效果,并且降低能量消耗。
二、智能控制技术除了换热技术,智能控制技术也是高效节能空调的重要组成部分。
通过智能控制技术,运行空调系统的能耗可以得到有效的优化和管理。
2.1 温度和湿度控制空调系统中的温度和湿度控制对于能耗的节省至关重要。
现代高效节能空调可以通过传感器和自适应控制算法来实时监测和调整室内温度和湿度。
通过智能控制,系统可以根据实际需求进行运行,避免能量的浪费。
2.2 多区域分区控制多区域分区控制是另一种高效节能空调的智能控制技术。
通过将室内空间划分为不同的区域,系统可以根据每个区域的需求来独立控制温度和湿度。
例如,在人员聚集的区域可以提供更强的冷却效果,而在空旷的区域可以减少能量的消耗。
三、能量回收技术为了进一步提高空调系统的能效,能量回收技术被广泛应用于高效节能空调中。
能量回收技术可以通过回收废热或废冷来减少能量的浪费。
3.1 热泵技术热泵技术是一种常见的能量回收技术。
它通过将热能从低温区域转移到高温区域,从而提高系统的能量利用效率。
高效换热器设备在制冷系统中的应用与能耗分析在现代社会中,制冷技术的应用已经广泛渗透到我们的生活中的各个方面,无论是家用冰箱、商用冷库还是工业冷却系统,都离不开高效换热器设备的运用。
本文将从高效换热器设备在制冷系统中的应用角度出发,探讨其对系统性能和能耗的影响,并对其效果进行综合分析。
一、高效换热器设备在制冷系统中的应用高效换热器设备作为制冷系统的核心部件之一,主要用于实现冷热媒之间的热量传递。
它通过设计合理的热交换结构,提高系统的传热效率和能量利用率,同时减少热量的损失和能量的浪费。
以下是高效换热器设备在制冷系统中的常见应用:1. 冷凝器:冷凝器是制冷系统中用于将高温高压气体冷凝成高压液体的设备。
常见的冷凝器类型包括冷水冷凝器、风冷冷凝器和换热管冷凝器等。
高效换热器设备在冷凝器中的应用能够提高冷凝效率,减少能源消耗,并降低制冷系统的运行成本。
2. 蒸发器:蒸发器是制冷系统中用于将低温低压液体蒸发成低温低压气体的设备。
常见的蒸发器类型包括水冷蒸发器、空冷蒸发器和换热管蒸发器等。
高效换热器设备在蒸发器中的应用能够增强蒸发器的换热效果,提高制冷系统的制冷效率和性能稳定性。
3. 冷却塔:冷却塔是制冷系统中用于降低冷却介质温度的设备。
它主要通过将冷却介质与空气之间进行热交换,实现热量的散发。
高效换热器设备在冷却塔中的应用能够增大冷却面积,提高冷却效果,并减少能源的消耗。
二、高效换热器设备在制冷系统中的能耗分析高效换热器设备的运用对制冷系统的能耗有着重要的影响。
以下是高效换热器设备在制冷系统中能耗方面的分析:1. 传热效率的提高:高效换热器设备采用先进的热交换结构和材料,能够提高传热效率,减少热量的损失,从而降低系统的能耗。
通过最大程度地利用热能,高效换热器设备操作更加节能。
2. 系统压力损失的降低:高效换热器设备的设计优化可以降低系统的压力损失,减少制冷系统对能源的需求。
通过减小阻力和改善流体动力学性能,高效换热器设备能够提高系统的运行效率,减少能耗。
研究节能空调系统中的热力学性能优化随着全球能源消耗的不断增长和环境问题的加剧,节能已经成为一个全球性的挑战。
在能源消耗中,空调系统是一个重要的领域,因此研究如何优化空调系统的热力学性能变得尤为重要。
本文将探讨节能空调系统中的热力学性能优化问题,并提供一些解决方案。
首先,我们需要了解空调系统的热力学性能。
空调系统的热力学性能可以通过多种参数来衡量,如制冷剂的制冷效率、系统的能量消耗和排放的废气等。
为了优化空调系统的热力学性能,我们需要从多个方面入手。
一方面,我们可以通过改进制冷剂的选择来提高空调系统的热力学性能。
目前常用的制冷剂中,氟利昂等物质对臭氧层的破坏以及对温室效应的贡献已经引起了广泛的关注。
因此,研究人员开始寻找替代性的制冷剂,以减少对环境的影响。
一些新型制冷剂如HFOs(羟氟烷)已经被提出,并在实际应用中取得了一定的进展。
这些新型制冷剂具有较低的温室效应和较小的对臭氧层的破坏,因此在空调系统中使用这些制冷剂可以显著提高系统的热力学性能。
另一方面,我们可以通过改进空调系统的设计来提高其热力学性能。
例如,采用高效的换热器可以提高能量的回收利用率,减少能量的浪费。
此外,优化空调系统的工作参数,如温度、湿度等,可以进一步提高系统的热力学性能。
通过合理调节这些参数,可以减少能量的消耗,提高系统的效率。
除了改进制冷剂和设计,我们还可以通过智能控制系统来优化空调系统的热力学性能。
智能控制系统可以根据不同的使用环境和需求,自动调节空调系统的运行状态。
例如,在人员密集的办公室中,智能控制系统可以根据人员的活动情况和室内外温度的变化,自动调节空调系统的运行模式,以达到最佳的节能效果。
此外,智能控制系统还可以通过与其他设备的联动,实现能量的共享和优化,进一步提高空调系统的热力学性能。
在研究节能空调系统中的热力学性能优化问题时,我们还需要考虑到一些实际的限制。
例如,成本、可行性和可持续性等因素都需要被纳入考虑。
高效节能建筑暖通系统中的换热器优化设计随着人们对环境保护和能源消耗的关注不断增加,高效节能建筑的需求也日益提高。
在这些建筑中,暖通系统起着至关重要的作用,而换热器作为暖通系统中的核心组件,其设计优化对于实现高效节能至关重要。
一、换热器的作用及分类换热器是暖通系统中用于传递热量的设备,其作用是将热量从一个流体传递到另一个流体,以实现热能的有效利用。
根据换热方式的不同,换热器可分为直接换热器和间接换热器。
直接换热器是指两个流体直接接触传热的换热器,如冷却塔、空气预热器等。
而间接换热器则是通过壁面传热的换热器,如管壳式换热器、板式换热器等。
在高效节能建筑中,常用的是间接换热器,其具有热交换效果好、传热效率高等优点。
二、换热器设计中的优化问题在高效节能建筑暖通系统中,换热器的设计优化涉及多个方面。
首先是换热器的尺寸设计。
合理的尺寸设计可以使换热器的传热效率最大化,同时减小系统的体积和重量。
在设计过程中,需要考虑换热器的传热面积、流体速度、流体温度等因素,以达到最佳的传热效果。
其次是换热器的材料选择。
换热器的材料应具有良好的传热性能、耐腐蚀性能和机械强度。
常用的材料有铜、铝、不锈钢等。
根据具体的工况条件和经济考虑,选择合适的材料可以提高换热器的使用寿命和性能。
另外,换热器的结构设计也是优化的关键。
合理的结构设计可以减小流体的压降和温度梯度,提高传热效率。
常见的结构设计包括管壳式、板式、管束式等。
在选择结构时,需要考虑系统的工作压力、流量、温度等因素,以满足系统的需求。
三、换热器优化设计的方法在高效节能建筑暖通系统中,换热器的优化设计可以采用多种方法。
首先是数值模拟方法。
通过建立数学模型,利用计算机仿真软件对换热器进行模拟计算,可以得到换热器的传热性能和流体参数分布情况。
在设计过程中,可以通过调整参数和结构,优化换热器的性能。
其次是实验测试方法。
通过搭建实验平台,对不同结构和参数的换热器进行实际测试,可以得到换热器的传热性能和压降特性。
制冷空调用换热器的高效传热技术摘要:随着我国科技的飞速发展,制冷空调在换热器的高效传热技术方面有了很大突破。
换热器是制冷空调装置中不可缺少的组成部分,其性能优劣成为决定制冷空调装置能效的关键。
本文介绍制冷空调装置对于换热器的技术要求,总结主流换热器的结构型式、技术特点、适用条件及发展趋势,这些换热器包括翅片管式换热器、微通道换热器、板式换热器、印刷板路换热器等,最后介绍提升制冷剂换热能力以及避免换热器长期性能衰减的技术。
关键词:制冷空调;换热器;高效传热技术引言换热器是制冷空调系统中最重要的部件之一,其性能的好坏直接影响整个系统的性能。
因此,换热器的研究一直是制冷空调领域中一个非常活跃的研究方向。
目前,国内外研究人员及学者对换热器性能优化进行了大量研究,这些研究涉及的换热器按照冷却介质主要分为风冷式换热器、水冷式换热器和蒸发式冷凝器1制冷空调装置对于换热器的要求实际制冷空调装置除了蒸发器、压缩机、冷凝器、节流元件,还需要有其他部件协同工作。
为构成一个典型的热泵型空调器的主要部件及影响各自发挥的主要因素。
蒸发器用于实现制冷剂的冷量向空气传递,其中空气的流动依靠风机,风机由电机驱动;冷凝器是散热部件,其风机用于输送空气与冷凝器进行热交换,并由电机驱动;压缩机用于压缩蒸发器出来的制冷剂气体并排向冷凝器,现在主流的空调压缩机都是变频压缩机,带有变频器,用于实现压缩机转速调节;节流装置用于控制制冷剂流量大小;国内销售的空调器绝大多数是热泵型空调器,依靠四通阀使得制冷剂流向切换,以分别实现制冷与制热功能。
2风冷式换热器2.1小管径翅片管式换热器小管径翅片管式换热器是换热器结构紧凑化的一个主要方向,是用较小管径的铜管替代现有换热器中直径较大的铜管,即将换热管外径从9.52mm减小到7mm 和5mm或以下。
采用小管径后,能够减少铜的消耗量、提高铜管耐压强度,还可以减少制冷剂的充注量,将会降低使用低GWP和ODP的易燃工质的爆炸危险性。
高效传热与换热器设计的研究与优化高效传热与换热器设计的研究与优化引言传热是能源转化和工业生产中一个重要的过程。
换热器作为传热设备的核心部分,其设计的优劣直接影响着能量转换效率和生产效率。
高效传热与换热器设计的研究与优化,旨在提高换热器的传热效率,减少能源损耗和成本,实现可持续发展。
本文将详细介绍高效传热与换热器设计的相关研究与优化方法。
研究内容1. 换热器设计原理与分类换热器是实现传热的设备,根据换热方式的不同,可以将其分为直接换热器和间接换热器。
直接换热器通过两个流体直接接触实现传热,例如冷却塔。
而间接换热器通过热交换介质对两个流体进行隔离,例如壳管换热器。
2. 热传导与对流传热的数学模型传热可以通过热传导和对流两种方式进行。
热传导是指热量通过物质的分子传递,其数学模型由热传导方程描述。
对流传热是指通过流体的流动实现热传递,其数学模型由Navier-Stokes方程和热传导方程耦合得到。
掌握这些数学模型是进行换热器设计和优化的基础。
3. 换热器传热性能评价指标换热器传热性能评价指标主要有综合传热效能和流体动力学压降两个方面。
综合传热效能反映了换热器在给定的传热区域内有效传热的能力,可以通过测定平均传热系数和传热面积计算得到。
流体动力学压降则反映了流体在换热器内部流动时受到的摩擦阻力,可以通过测定流体的流速和流道几何形状计算得到。
4. 高效传热与换热器设计的优化方法高效传热与换热器设计的优化方法主要有传热过程优化和换热器结构优化两个方面。
传热过程优化主要包括增大传热面积、提高传热系数、减小传热介质的温度梯度等方法,例如采用多段式传热器和层叠式换热器。
换热器结构优化主要包括减小热阻和减小流阻两个方面,例如优化管束的布置、改善流道的形状和大小等。
5. 高效传热与换热器设计的实例与应用高效传热与换热器设计的实例与应用广泛存在于能源转化和工业生产领域。
例如,在电力行业,换热器的设计和优化可以提高火电厂的热效率,减少能源消耗和环境污染。
空调机械结构设计的创新与应用空调作为现代家庭以及商业场所常见的设备,其机械结构设计的创新与应用不断推动着空调行业的发展。
在空调机械结构设计方面,随着科技的发展和人们对生活品质的追求,空调设备不仅仅要求提供良好的制冷和取暖效果,还要求在设计上更加节能、环保、智能化、美观化等方面进行创新,以满足人们对舒适生活的需求。
本文将从空调机械结构设计的创新与应用这一话题进行探讨。
1. 高效换热器设计在空调机械结构设计中,高效的换热器设计是关键之一。
传统的换热器结构大多采用铜管和铝翅片的结构,虽然能够满足基本的换热效果,但是其传热效率并不高。
随着材料科技的不断进步,新型材料的应用为换热器的设计提供了更多可能。
如今,一些空调企业开始采用纳米复合材料、微通道技术等新材料和新技术进行换热器设计,大大提高了换热效率,使空调设备更加节能环保。
2. 智能控制系统设计随着智能科技的不断进步,智能控制系统在空调机械结构设计中的应用也变得日益广泛。
智能控制系统可以通过传感器实时感知室内外温度、湿度等参数,并根据用户的需求智能调节空调设备工作状态。
根据用户的作息时间,智能控制系统可以在用户起床之前自动开启空调设备预热,用户离开后自动关闭设备以节约能源。
智能控制系统还可以通过联网功能实现远程控制、定时开关、故障自诊断等功能,使得用户可以通过手机或者电脑对空调设备进行远程控制,增加了空调设备的智能化和便利性。
3. 静音技术设计传统空调设备在工作时会产生一定的噪音,影响了使用者的居住和办公环境。
在空调机械结构设计中,静音技术的创新应运而生。
一些空调企业对空调设备的内部结构进行了重新设计,采用了新型的减噪材料、消音设备等技术手段,有效地减小了空调设备的噪音,提升了用户的使用体验。
二、空调机械结构设计的应用1. 家用空调设备在家用空调设备中,空调机械结构设计的应用主要体现在节能、智能和美观方面。
现代家庭对空调设备的要求不仅仅是提供舒适的温度,还要求节能环保、智能便捷、外观时尚。
浅谈暖通空调节能降耗举措随着现代社会的快速发展,暖通空调系统已成为众多建筑物中必不可少的一部分。
然而,由于大量的能源消耗,这些系统已成为建筑物中最大的能源消耗者之一。
因此,如何改进暖通空调系统的节能效率已成为当前建筑节能领域的研究热点之一。
本文将重点讨论暖通空调系统的节能降耗举措。
1. 高效换热器的应用在暖通空调系统中,空气与空气、空气与水之间的热量传递是不可避免的。
在这个过程中,换热器是非常关键的组件之一。
通过使用高效换热器,可以减少能源浪费,提高暖通空调系统的效率。
例如,在水冷却系统中,选择高效翅片管换热器可以大大提高冷却效率,减少能源消耗。
2. 高效节能空调设备的应用选择高效节能的空调设备也是减少暖通空调系统能源消耗的重要举措。
例如,目前市场上的变频空调系统可以根据实际需要自动调节功率,从而达到更高的效率和更低的能耗。
同时,可以利用智能控制系统对空调系统进行合理的调整和控制,减少不必要的能源浪费。
3. 定期维护保养定期维护保养暖通空调系统是保持其高效运行和延长寿命的重要举措之一。
例如,空气过滤器和换热器清洗、排水系统的清洁以及电器电缆的检查等等,可以有效地减少系统的能源消耗,同时也可以预防系统的损坏。
4. 优化空间运行管理优化空间的运行管理也是节约能源的关键。
例如,适当调整室内温度可以有效地降低暖通空调系统的能耗。
此外,也可以通过合理地规划建筑的使用,避免空置浪费,从而降低能源消耗。
总之,暖通空调系统的节能降耗举措是当前建筑节能领域的研究热点,选择高效换热器和节能设备,定期进行维护保养,优化空间运行管理是减少暖通空调系统能源消耗的重要举措。
未来,我们应该不断地探索更加创新和有效的节能降耗举措,推动建筑节能发展。
建筑暖通空调节能系统的应用技术优化措施摘要:随着社会经济的快速发展和城市化进程的加快,人们对建筑环境的要求也越来越高。
建筑暖通空调系统作为保证建筑内部环境质量的重要设备,其节能优化已成为当前研究的热点。
本文基于当前建筑暖通空调系统存在的问题,以及国内外相关研究的成果,对建筑暖通空调节能系统的应用技术优化措施进行了探讨和研究。
通过引入先进的节能设备、优化运行策略、改进传统技术和利用可再生能源等方面的技术手段,可以有效地提高建筑暖通空调系统的节能性能,满足人们对室内舒适环境的需求。
关键词:建筑暖通空调系统;节能;技术优化;可再生能源一、引言随着全球能源消耗的不断增加和能源供应的紧张,节能成为解决当前能源问题的重要途径。
建筑暖通空调系统作为能耗较大的领域之一,其节能问题备受关注。
建筑暖通空调系统的节能优化可以减少能源消耗、降低温室气体排放,并提高建筑内部环境的舒适度。
本文在分析了建筑暖通空调系统的节能问题及其原因的基础上,针对目前存在的一些技术难题,提出了一些应用技术优化措施,以期改善该系统的节能性能。
二、建筑暖通空调节能系统存在的问题(一)能耗较高建筑暖通空调系统的能耗较大主要有两个原因。
一方面,现代建筑通常采用密封性较好的设计,减少了室内外空气的交换。
这就意味着在冬季需要额外消耗大量能源来供给室内暖气,而夏季则需要耗费大量的电力来驱动空调设备。
另一方面,由于建筑空间广阔,空调系统需要投入大量的冷热能源,其能耗难以避免。
建筑暖通空调系统的高能耗也带来了不容忽视的环境影响。
大量能源消耗会导致二氧化碳排放量的增加。
燃煤、燃油和燃气等能源在燃烧过程中释放出大量二氧化碳,而电力的产生也往往离不开使用化石燃料。
这些二氧化碳排放到大气中,加剧了温室效应,引起全球气候变暖。
空调设备在运作过程中会产生大量的噪音和热量。
噪音对周边环境和居民的舒适性造成困扰,热量的排放也会加剧城市热岛效应,使城市环境变得更加炎热。
(二)运行策略不合理建筑暖通空调系统是现代建筑不可或缺的组成部分,负责为建筑物内提供舒适的室内环境。
高效换热器设备在风能利用中的应用与性能优化引言:风能被广泛认为是一种清洁、可再生能源,其利用已经成为全球范围内越来越重要的能源事业。
高效换热器设备作为风能发电过程中的关键组件,对风能的利用效率和性能优化起着重要作用。
本文将探讨高效换热器设备在风能利用中的应用,并探索提升其性能优化的方法与技术。
一、高效换热器设备在风能利用中的应用高效换热器设备在风能利用中发挥着至关重要的作用。
在风能发电系统中,换热器设备主要用于冷却涡轮机轴承的油温,以及回收并利用发电过程中产生的热能。
换热器设备通过有效的传热与传质,将风能转化为电能的效率进行提高。
1.1 冷却涡轮机轴承油温风能发电过程中,涡轮机转动产生的摩擦和热量会导致轴承油温升高,严重影响轴承寿命和系统可靠性。
而高效换热器设备通过密封严密的结构以及高效的热交换效果,能够快速有效地降低轴承油温,保证涡轮机运行的稳定性和寿命。
1.2 回收并利用发电过程中的热能风能发电过程中,摩擦和发电机产生的空冷风会带走大量的热能。
高效换热器设备可以将这些废热收集、回收利用,进而再次提升风能发电系统的整体效率。
通过合理构建换热器设备的管道布局和使用高效换热材料,可以最大限度地回收发电过程中的废热,并将热能转化为其他有用形式,如供暖、制冷或二次发电等,实现能源的综合利用。
二、高效换热器设备性能优化的方法与技术为了进一步提高高效换热器设备在风能利用中的性能,可以采用以下方法与技术进行优化。
2.1 流体动力分析和优化设计通过流体动力学分析和数值模拟技术,可以对高效换热器设备的内部流动情况进行详细研究。
通过优化设计换热器的内部结构和流道模式,可以改进流体的传热和传质性能,提高换热效率。
2.2 热传导材料的优化选择高效换热器设备的热传导材料对于其传热性能至关重要。
优化选择热导率高、热容量大、热损失小的材料,可以提高换热器的传热效率,同时减少能量的损失。
2.3 换热面积的增大通过增大换热器设备的换热面积,可以增加换热效率,提高换热器利用风能的能力。
高效节能型空调换热器探讨杨智勇a 杨晓春b 杨 宇c(a:四川省理工职业技术培训学院 611130)(b:四川省遂宁市发改委 629000)(c:四川圣丰有限公司 611100)【摘 要】本文围绕空调换热器节能降耗技术进行了全面分析,提出了一些可行措施,对高效节能型空调蒸发器进行了有益的探讨。
【关键词】换热器节能降耗新技术Approach toThe Heat Exchanger of High-efficiencyand Energy-saving for Air-conditionYang Zhiyong a Yang Xiaochun b Yang Yu c(a:Sichuan Institute of Science &Technology occupation technique educate 611130)(b:Committee for developmentS& reform of Suining Sichuan 629000)(c:sichuan shengfeng Co..Ltd 611100)Abstract this article comprehensive analysis which are encircled with new technology of the air-condition of energy-saving heat exchanger,pointed out some feasible measure,it processed the useful studies of high-efficiency and energy-saving to air-condition heat exchanger.Keywords Heat exchanger Energy-saving New-technology2004年12月底国家发展改革委员会发布的 我国第一个《节能中长期专项规划》中指出,每百万美元的国内生产总值能耗,我国比世界平均水平高2.4倍,比美国、欧盟、日本、印度分别高2.5倍、 4.9倍、8.7倍、0.43倍,我国能源效率比国际先进水平低10个百分点, ,我国是一个能源资源较贫泛的国家,目前正在进行大规模的国民经济建设,更需要大量的能源,所以,在十一五期间,国家大力提倡节能减排,建设一个节约型社会。
据报到:2004年国家电网公司拉闸限电100多万次,高峰时期电力缺口达2000~3000万KW,我国电力需求年达14%~15%,仅家用空调一项为:400亿KW,年家电用量占约全国电力10%,其年增长率与全国GDP增长接近,因此,空调节能势在必行。
空调,就是对空气进行调节,空气调节需要能量,所以空调实质上是能量转换设备,是消耗电能来依靠压缩机对冷媒工质作功,通过换热设备来实现冷、暖调节的。
既然是能量转换来实现空气调节,转换效率的高低,就是我们研究的问题。
在空调中,冷凝器、蒸发器实际上都是换热器,换热器约占50%的份量;在中央空调中换热器约占50%~70%份量。
在能量方面,换热器的好坏直接影响到空调的COP,若换热器传热效率高,制冷效果显著,空调压缩机耗功少,COP就高。
所谓高效节能型空调换热器是能效比大于3.4以上,为此,国内外厂家都在新型空调上下功夫进行了有效的开发,近40年来,国内外对强化传热进行的研究取得了丰硕的成果,目前已有的强化传热技术不下百余种。
在换热器中也推出了一些新产品,目前国内上市的新空调的能效比在3左右,但都有潜力可挖。
一、换热器强化传热措施人们在换热器的强化传热方面进行了大量的研究,在宏观上对换热器的结构采取了有效措施,而现在在微观的气流分子运动上进行大量强化传热的研究。
换热器传热计算通式为:Q=KF△t。
从该式可以看出,强化传热不外乎从传热系数K、传热面积F、冷热流体传热温差△t三方面进行。
这只是单向流体传热常用公式,对于有沸腾、凝结换热应充分考虑传热系数的不同。
1 换热器强化传热的方式1.1 增大传热面积F扩展传热面积是增加传热效果,现在使用最多的是通过合理地提高设备单位体积的传热面积来达到增强传热效果的目的,如在换热器上大量使用单位体积传热面积比较大的翅片管、波纹管、板翅传热面等材料,通过这些材料的使用,单台设备的单位体积的传热面积会明显提高,充分达到换热设备高效、紧凑的目的。
1.2 增加传热温差Δt加大换热器传热温差Δt是加强换热器换热效果常用的措施之一。
但是,增加换热器传热温差Δt是有一定限度的,我们不能把它作为增强换热器传热效果最主要的手段,使用过程中我们应该考虑到实际工艺或设备条件上是否允许。
依靠增加换热器传热温差Δt只能有限度的提高换热器换热效果。
1.3 增强传热系数(K)K = 1/ (1/α1 + 1/α2 ) = (α1 ·α2) / (α1 +α2 )从上式可以看出K值必定小于α1 和α2的值,而且它比二者中较小的一个还小。
所以在增强传热的时候,必须增大α中较小的一项(即减小最大热阻项) 才能有效地增大传热系数,提高传热系数,增强换热器传热效果最积极的措施就是设法提高设备的传热系数(K)。
换热器传热系数(K)的大小实际上是由传热过程总热阻的大小来决定,换热器在使用过程中,其总热阻是各项分热阻的叠加,所以要改变传热系数就必须分析传热过程的每一项分热阻。
如何控制换热器传热过程的每一项分热阻是决定换热器传热系数的关键。
2换热器管内强化传热措施2.1扩展表面法-内肋管经研究证明,当换热管一侧是气体, 一侧是液体进行强制对流换热时, 最常用的强化手段是采用扩展表面的方法。
因为气体的给热系数比液体的小得多, 一般小10~50 倍。
传热系数K 值的变化主要取决于较少给热系数侧的变化, 因此在气体侧采用异形扩展换热面, 可以使普通扩展换热面的换热系数再提高50 %~150 % 。
常用的异形扩展面形式较多,如交叉短肋型、波型翅多孔型、百页窗型、低翅片管型、销钉型等,实验表明:R12的工质,内肋管强化传热凝结系数比光管增加20~40%,按管子表面积计算不考虑内肋表面积,凝结传热系数是光管的1~2倍。
2.2插入纽带法据介绍,国外从1896年就开始研究和应用管内插入物的强化传热。
管内插入物有:环式、拉希格图、盘式、螺旋线圈、螺旋带、螺旋片、扭带、静态混合器和径向混合器等。
在强化传热技术中管内安装插入物的强化传热技术有显著的特点:不改变传热面形状;插入物加工简单,特别适合于现有设备改造,不需要更换原有管壳式 换热器。
应用在管内插入纽带后,其凝结换热系数按管子的表面积计算时可比光管凝结换热系数高30%,流动压力损失与内肋管同,但综合效应远不如采用内肋管。
2.3表面粗糙法在液体传热场合, 这种强化技术可以大大提高传热系数。
因为, 在层流状态下, 如管壁粗糙度较小, 低速流体贴着管壁平滑地流过, 不形成漩涡, 但当相对粗糙度h/ R , 即粗糙高度与管子内半径之比增大时,流体不再平滑地流过管壁,在管壁附近会形成漩涡,即粗糙度对换热和阻力产生影响。
在管子内表面增加粗糙度,用高度与管子内径比值为0.013、0.021进行实验,凝结系数比光管高近一倍,与内肋管凝结换热系数基本相同,阻力损失和金属的消耗量比内肋管少。
2.4螺旋扁管法螺旋扁管由于管子的独特结构,流体在管内处于螺旋流动,促使湍流程度。
经实验研究表明螺旋扁管管内膜传热系数 通常比普通圆管大幅度提高,在低雷诺数时最为明显,达2~3倍;随着雷诺数的增大,通常也可提高传热系数50%以上。
2.5JAD螺旋螺纹管法来自加拿大的JAD螺旋螺纹管换热器设计是针对目前市场大部分非对称流的换热工况,使两侧换热面积大不相同,壳容积最大可达4.2倍的管容积,在汽—水换热领域有着无可比拟的优势,并且可满足多种复杂工况要求,被誉为“欧洲蒸汽王子”。
螺旋螺纹管换热器的换热管内径一般为8mm,考虑到了压降和换热系数的最佳组合关系,争取以最小的压降达到最好的换热系数,与常规的管壳式换热器相比,JAD螺旋螺纹管换热器换热系数大,传热效率高,具有相当的灵活性、适用性和可靠性。
JAD系列螺旋螺纹管换热器独特的螺旋结构、先进的传热机理以及经济实用性,势必决定了其节能、高效的优越性。
2.6横纹管法横纹管其形状为管壁被挤压成与管子轴线成 90°的横纹, 在管壁内形成一圈一圈突出的圆环。
用以强化管内气体和液体的传热及管 内气体的冷凝。
当流体流经横纹管的圆环时, 在管壁上形成轴向漩涡, 增加了流体边界层的扰动,有利于通过边界层传递热量。
当漩涡将要消失时, 流体又 经过第二个圆环, 从而保证轴向漩涡不断生成。
比光管换热器的总传热系数提高 85%,在相同负荷时,可节约 40%的面积, 而且基本无结垢和腐蚀现象。
2.7 波纹管法波纹管是将光管加工成波纹形状的翅片, 当流体流经波峰时, 速率增加, 静压降低, 而当流体流经波谷时, 速率减小, 静压增大。
周期性的变化增加了流体的扰动, 促使湍流产生,从而增大了传热系数。
该管较普通的光管换热器效率提高 2~3 倍。
2.8 缩放管法缩放管是由依次交替的收缩段和扩张段组成的波形管道。
在扩张段中流体速度降低,静压增加;在收缩段中流体速度增加,静压减小。
周期性的变化产生剧烈的漩涡冲刷流体边界层,使其减薄。
缩放管可强化管内外单相流体的传热,在同等流阻损失下,R e=1×104~1×105 范围内, 传热量比光管增加 70%。
2.9 流体旋转法这种强化技术主要用于单相流体管内强制对流换热, 使管内流体发生旋转运动。
流体发生旋转可使贴近壁面的流体速度增加, 同时还改变了流体的流动结构, 加速了边界层流体的拢动及边界层流体和主流流体的混合,强化传热过程。
提高了传热传热效率。
2.10 添加剂法在流动液体中加入气体或固体颗粒、在气体中喷入液体或加入固体颗料, 都可起到强化单相流体强制换热的作用。
这些强化传热的方法统称为添加剂法。
,在水流中加入氮气的试验, 发现传热系数仅增大了50 %; 在油中加入聚苯乙烯小球的试验也只是使换热系数增大了40 %左右。
对空气中喷入液滴时的传热工况进行研究表明 ,如能在换热面上形成连续液膜,则换热系数最多可增加30 倍。
在气体中加入少量固体颗粒可以强化气体侧的传热。
固体颗粒随气体一起流动, 可以减薄热阻最大的边界层厚度。
2.11 静电场法在液体中加一静电场以强化单相流体的对流换热量是一种有吸引力的强化传热方法。
这种方法对气体和液体的自然对流和强制对流都能产生一定的强化传热效应。
在静止流体中加上足够强度的静电场后, 会促使流体流动, 形成一股所谓的电晕风。
它在一定条件下能强化单相流体的对流换热。