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振荡流热管技术已用于干燥行业

2015/2/9 11:16:43
文章来源:网络

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由于干燥设备能耗在工业能耗中占有很高的比例,因此,干燥过程节能具有重要意义。通常可以通过改善干燥过程的传热传质来提高能源利用效率或是降低干燥系统的能耗达到节能的目的。在常见的对流干燥系统中,一方面可以提高换热器或热风炉的传热效率,另一方面可以回收干燥系统排放的余热。

振荡流热管也称为脉动热管。这种新型热管的工作原理与传统热管有很大不同,其传热性能大大优于传统热管。这种振荡流热管有下列突出优点:热管内不需要毛细芯,有利于实现小型化,传热性能不受加热位置的影响(顶部、底部或水平加热均可),可以随意弯曲和启动迅速等。因此,振荡流热管在干燥系统中有巨大的应用前景。

显然,余热回收的效率同换热器的性能紧密相连。为此,必须开展振荡流热管强化传热的研究。根据振荡流热管的运行机理,可以采用两种途径来强化振荡流热管的传热:一是强化管内工作流体与热管壁面之间的换热,二是提高管内的振荡频率与循环动力。笔者在研究中采用了以下两种方法:(1)用脉冲加热代替传统的连续加热;(2)以非均匀热管通道截面取代通常的均匀截面。通过实验研究这两种方法的强化效果,并同传统热管进行了比较。得出以下实验结果:

(1)在实验中比较了在相同加热功率条件下脉冲加热与连续加热时的传热性能。振荡流热管在脉冲加热时的温度振荡频率与振幅高于连续加热时的相应值,脉冲加热振荡流热管的传热热流量和当量导热系数均可被显著强化。在相同加热功率下,脉冲加热振荡流热管的传热热流量比连续加热时高15%~38%,当量导热系数高12%~63%。实验同时研究了不同加热方式时蒸发段与冷凝段的壁面温度脉动状况后得出:脉冲加热可以增强振荡流热管内的振荡流动。

(2)实验证明,采用增加振荡流脉动频率和振幅的方法可以强化振荡流热管的传热。因脉冲加热振荡流热管的传热强化效果与脉冲宽度、间歇时间有关,可能存在一个工作更有效的最佳脉冲宽度和间歇时间,有必要进一步开展热管内场与外场强化耦合作用的研究。

(3)笔者还通过实验对非均匀流通截面振荡流热管的传热性能与均匀截面传热性能进行了比较。当加热功率大于100W时,非均匀截面振荡流热管的传热热流量和当量导热系数均显著高于均匀截面热管,并将随着加热功率的增大而增大。因此,在一定的条件下,可以通过改变振荡流热管的流通截面来改善它的传热性能。实验结果表明,振荡流热管的传热性能大大高于纯导体铜管。

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