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振蕩流熱管技術(shù)已用于干燥行業(yè)

2014-12-24 閱讀(1199)

由于干燥設(shè)備能耗在工業(yè)能耗中占有很高的比例,因此,干燥過程節(jié)能具有重要意義。通??梢酝ㄟ^改善干燥過程的傳熱傳質(zhì)來提高能源利用效率或是降低干燥系統(tǒng)的能耗達(dá)到節(jié)能的目的。在常見的對流干燥系統(tǒng)中,一方面可以提高換熱器或熱風(fēng)爐的傳熱效率,另一方面可以回收干燥系統(tǒng)排放的余熱。

    振蕩流熱管也稱為脈動熱管。這種新型熱管的工作原理與傳統(tǒng)熱管有很大不同,其傳熱性能大大優(yōu)于傳統(tǒng)熱管。這種振蕩流熱管有下列突出優(yōu)點:熱管內(nèi)不需要毛細(xì)芯,有利于實現(xiàn)小型化,傳熱性能不受加熱位置的影響(頂部、底部或水平加熱均可),可以隨意彎曲和啟動迅速等。因此,振蕩流熱管在干燥系統(tǒng)中有巨大的應(yīng)用前景。

    顯然,余熱回收的效率同換熱器的性能緊密相連。為此,必須開展振蕩流熱管強(qiáng)化傳熱的研究。根據(jù)振蕩流熱管的運(yùn)行機(jī)理,可以采用兩種途徑來強(qiáng)化振蕩流熱管的傳熱:一是強(qiáng)化管內(nèi)工作流體與熱管壁面之間的換熱,二是提高管內(nèi)的振蕩頻率與循環(huán)動力。筆者在研究中采用了以下兩種方法:(1)用脈沖加熱代替?zhèn)鹘y(tǒng)的連續(xù)加熱;(2)以非均勻熱管通道截面取代通常的均勻截面。通過實驗研究這兩種方法的強(qiáng)化效果,并同傳統(tǒng)熱管進(jìn)行了比較。得出以下實驗結(jié)果:

    (1)在實驗中比較了在相同加熱功率條件下脈沖加熱與連續(xù)加熱時的傳熱性能。振蕩流熱管在脈沖加熱時的溫度振蕩頻率與振幅高于連續(xù)加熱時的相應(yīng)值,脈沖加熱振蕩流熱管的傳熱熱流量和當(dāng)量導(dǎo)熱系數(shù)均可被顯著強(qiáng)化。在相同加熱功率下,脈沖加熱振蕩流熱管的傳熱熱流量比連續(xù)加熱時高15%~38%,當(dāng)量導(dǎo)熱系數(shù)高12%~63%。實驗同時研究了不同加熱方式時蒸發(fā)段與冷凝段的壁面溫度脈動狀況后得出:脈沖加熱可以增強(qiáng)振蕩流熱管內(nèi)的振蕩流動。

    (2)實驗證明,采用增加振蕩流脈動頻率和振幅的方法可以強(qiáng)化振蕩流熱管的傳熱。因脈沖加熱振蕩流熱管的傳熱強(qiáng)化效果與脈沖寬度、間歇時間有關(guān),可能存在一個工作更有效的*脈沖寬度和間歇時間,有必要進(jìn)一步開展熱管內(nèi)場與外場強(qiáng)化耦合作用的研究。

    (3)筆者還通過實驗對非均勻流通截面振蕩流熱管的傳熱性能與均勻截面?zhèn)鳠嵝阅苓M(jìn)行了比較。當(dāng)加熱功率大于100W時,非均勻截面振蕩流熱管的傳熱熱流量和當(dāng)量導(dǎo)熱系數(shù)均顯著高于均勻截面熱管,并將隨著加熱功率的增大而增大。因此,在一定的條件下,可以通過改變振蕩流熱管的流通截面來改善它的傳熱性能。實驗結(jié)果表明,振蕩流熱管的傳熱性能大大高于純導(dǎo)體銅管。



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