铝多孔表面换热管强化沸腾换热的研究及应用

对铝多孔表面管的传热性能进行了研究，结果表明，铝多孔表面对强化液体沸腾换热有显著效果，沸腾传热系数比光滑管提高5—6倍；应用实验和工业数据获得的管外铝多孔表面沸腾传热系数关联式，计算误差小于12％，并对使用铝多孔表面管的经济效益进行了比较。     

表面强化传热对固定床费-托合成的影响

采用小型池沸腾实验装置研究普通光滑管、表面多孔管和T型槽管的沸腾特性,考察反应管的结构参数对沸腾传热的影响规律,并在中型装置上分别采用普通光滑管、多孔表面管和T型槽管3种形式的反应器,研究了强化传热对固定床费-托合成性能的影响。结果表明:在小型池沸腾实验装置上,表面多孔管和T型槽管的强化传热性能明显优于普通光滑管,能降低起始沸腾过热度,使得沸腾现象较普通光滑管提早发生,但在不同的热流密度范围,表面多孔管和T型槽管的强化传热性能不同;表面多孔管和T型槽管反应器均可以改善费-托合成性能,表面多孔管在低转化率时强化传热效果不明显,但随热流密度增加,传热性能得到改善,催化剂床层温度分布趋于均匀,T型槽管对反应的促进效果更明显,在相同反应条件下,CO转化率增加,C_5~+选择性提高;与多孔表面管相比,T型槽管可以显著提高管外介质对管壁的给热系数,使反应管的传热得到强化。     

复合金属丝网表面强化沸腾传热的研究进展

综述了复合金属丝网多孔表面的强化沸腾传热现状。介绍了复合金属丝网多孔表面的结构特性、强化沸腾传热特性;分析了丝网层内的传热传质过程。研究表明,烧结金属丝网多孔表面是一种很有工业应用前景的强化沸腾传热表面。     

多孔表面管在炼油装置上的应用

１　前　言在炼油行业中,沸腾传热几乎存在于每一套装置中,沸腾传热设备的强化对于节能和节省材料有着重要意义。强化沸腾传热的方法很多,如表面多孔管、Ｔ型翅片管等,都能有效地降低沸腾传热温差。多孔表面是一种高效强化沸腾传热表面,适用于干净介质,不宜用于粘稠或含悬浮颗粒的物料介质,其突出特点是核态沸腾所需壁面过热度低,临界热流密度高,并具有一定的阻垢能力。由于多孔表面具有高效换热性能,故对其的研究已成为近年来各国学者的重要项目。美国联合碳化公司林德分公司首先采用烧结型多孔表面强化沸腾换热;Ｗｅｂｂ设计了…     

表面多孔换热管结垢特性研究现状及发展

表面多孔换热管是近年来发展的一种很有前途的沸腾传热强化技术,它能够长期稳定地强化沸腾传热,对表面多孔换热管结垢特性的研究是今后改进该技术并且进行推广的前提。重点阐述了近年来国内外学者在该方面的研究现状,对各种结垢机理进行了分析归纳;对表面多孔换热管和污垢的知识做了介绍,并对已经进行了工业化生产的2种表面多孔管的特性和应用情况进行了分析。最后提出了表面多孔换热管结垢研究的新方向和今后发展应注意的一些问题。     

表面多孔管的研制

试验了以烧结法制备表面多孔层的工艺过程,并初步测试了多孔管的传热性能。试验表明,表面多孔管显著地强化了沸腾给热,以-260—+300目青铜粉烧结多孔管为例,当热通量为25,000—30,000千卡/米~2·时时,沸腾给热系数可达16,000—17,000千卡/米~2·时·℃,此普通光管提高7—8倍。     

技术服务

<正> 多孔表面高效换热管北京化工研究院研制成功用火焰喷涂法制备多孔铝表面换热管,可大大提高设备的换热系数,节省能源和设备投资。该管与一般光管相比,沸腾传热系数提高5—6倍,同时可以在0.6—1℃左右的低温差下换热。由于在管表面喷涂多孔金属,可以耐一定腐蚀,适用于沸腾给热的操作状态;换热介质对铝不腐蚀。该技术已被燕山石化公司前进化工厂、丹阳化肥厂使用,需此技术者,可直接与化工部北京化工研究院技术咨询服务公司联系。     

对二甲苯装置中高通量管强化传热技术

介绍了对二甲苯装置中引进的高通量管的特点和使用情况,分析了高通量管多孔表面核态沸腾强化传热机理及高通量管表面平行纵槽强化冷凝传热机理,从高通量管物理特性及传热介质条件两方面探讨了影响传热效果的各种因素,介绍了高通量管及其设备的制造技术和维护要求。     

机械加工表面多孔管外池核沸腾实验研究

对具有不同开孔度的机械加工表面多孔管,分别以水和乙醇作为沸腾介质,在0.1 MPa下进行了池沸腾换热的实验研究,并对其强化机理进行了分析。实验结果表明,机加工管的传热性能比同规格的工业光管及T型翅片管的传热性能有较大提高,在实验热负荷内其沸腾传热系数是光管的1.7~2.2倍。通过比较3种管的开口度可以知道,开口度为0.3 mm的机加工管传热性能最佳。通过对实验数据的回归拟合得到了精度较高的水平管外池核沸腾换热关联式。     

表面改性高效热管传热性能实验研究

为了提高重力热管的传热能力,通过蒸发段烧结粉末多孔层和冷凝段进行Ni-P化学镀层来强化重力热管传热,并以水为工质进行了传热特性实验研究。自制热管并搭建热管传热性能测试实验装置,改变加热功率,计算在不同热流密度下的传热系数,并分析烧结粉末多孔层和Ni-P化学镀层对重力热管管内沸腾和凝结换热的强化机理。实验结果表明,与普通重力热管相比,表面改性高效热管的蒸发段平均传热系数提高了48%~73%,冷凝段平均传热系数提高了26%~47%。     

螺纹管强化降液膜流动时的传质传热及其应用

本文对液体沿带有不同螺距的螺纹表面呈降膜流动时,液膜和固体管壁之间的液-固传质、液膜与管壁之间的传热、以及液膜和膜外的气体之间的气-液传质进行了研究。和流体流过光滑管表面的试验结果相比较,表明螺纹表面对降膜流动中的传递过程产生明显的强化作用,得到相应的关联式。并列出了在降膜流动设备中进行的伴有强放热效应的化学吸收过程的质量和热量传递的数学模型,由此对螺纹管应用于类似过程的实际效果进行了估算。     

基于非平衡热力学模型的管内沸腾过程模拟

为了更准确地模拟壁面沸腾过程,根据Lavievile非平衡热力学模型对沸腾流动的壁面热流率进行了划分,通过调节函数结合Sato模型修正了沸腾流动中的混合k ε模型,建立了同时适用于管内过冷沸腾与整体沸腾流动阶段的曳力模型。使用上述模型对环状竖直管内沸腾流动过程进行数值模拟,计算结果与实验值吻合,可以用来模拟整个管内沸腾流动过程。数值模拟显示,沸腾流动可以明显增大管壁的传热系数,但当管壁处蒸气体积分数超过06时,会出现传热恶化现象。     

LNG空温式气化器传热问题的研究进展

空温式气化器在运行过程中的传热恶化问题有可能会带来灾难性的后果,是液化天然气再气化过程中必须要重视和解决的难题。为此,在全面回顾和总结空温式气化器传热问题研究成果及现状的基础上,重点阐述了管内流动沸腾传热特点及其传热系数关联式的发展,分析了管外结霜过程及其对空温式气化器换热性能的影响,对当前气化器研究所面临的问题进行了梳理和总结,并对进一步解决传热恶化问题的研究方向进行了展望。研究结果表明:①以甲烷为主的多组分烷烃混合有机物的管内流动沸腾是未来的研究难点;②对于LNG竖直管内的流动沸腾试验还需要开展更加深入的研究,除了热流密度、干度、质量流量以外,还应包括入口压力、管径、管长以及内壁面粗糙度的影响;③管外结霜是造成气化器传热恶化的主要原因;④完善低温表面抑霜技术是改善气化器传热恶化的重点,对于空温式气化器设计、制造以及运行均具有普遍的理论指导意义;⑤疏水材料的抑霜除霜剂比亲水材料的抑霜除霜剂更加适用于空温式气化器。结论认为,该研究成果有助于破解空温式气化器传热恶化难题。     

勺形凹槽螺旋槽管强化传热研究

对5根不同结构参数的铜制勺形螺旋槽管进行了实验研究,结果表明,勺形螺旋槽管用于管内无相变传热时,在紊流状态下,管内传热系数是光滑管的1.4～3.5倍,管内流阻是光滑管的2.1～5.0倍。提出了具有较高精度用于勺形螺旋槽管的传热系数及摩擦因数的实验关联式,为换热器的设计及改造提供了科学依据。     

油介质作用下旋流管式换热器强化传热试验

以单相机油为介质 ,固定水的流速及两侧的进口温度不变 ,通过改变机油的流速来测定不同工况时油的出口温度的方法对光滑管、W形及勺形旋流管式三种换热器的传热及流动阻力性能的影响进行了试验研究 ,得到换热器的传热准则关联式和压降随流速变化的流阻关联式 ,为以油为加热和冷却介质的换热器的设计及改造提供了理论依据。由试验结果知 ,W形及勺形旋流管式换热器的传热性能明显优于光滑管式换热器 ,低流速时又以W形旋流管式换热器为最优。如果以油为工作介质 ,宜采用W形旋流管式换热器。旋流管式换热器是高效换热和节能的新技术产品 ,可广泛用于石油化工、动力、车辆等工业生产领域。     

对流与薄层蒸发对水平管束沸腾传热增强的贡献

本文采用极限扩散电流技术与传热测定相结合的方法，区分了对流与薄层蒸发对水平管束沸腾传热增强的贡献。试验结果表明，薄层蒸发传热的相对贡献随热负荷或操作压力的增大而降低，而对流传热的相对贡献则随热负荷或操作压力的增大呈增加趋势。管所处位置愈高，其薄层蒸发传热增强的相对贡献愈显著。     

螺纹管折流杆重沸器流体力学性能与沸腾传热试验研究

介绍了折流杆流动沸腾和流动冷凝的两相流理论分析以及螺纹管折流杆强化传热试验 ,并与池沸腾、光管折流杆管束沸腾传热进行了对比试验 ,其强化传热倍数最高可达 2 3倍     

动态混合离子注入加热器表面降低CaSO4污垢生成的研究

为防止污垢在加热器表面上生成,对核状沸腾条件下CaSO4污垢沉积过程在实验室进行了试验研究和理论分析。研究结果表明,经动态混合离子注入非晶碳的加热器表面可以有效地抑制CaSO4在加热器表面上的生成,传热系数随时间的变化不大,它与未处理表面相比,在100～300kW/m^2的热通范围内,传热系数是未处理表面的2.5倍左右;热通量的增加并不改变传热的趋势,而只对传热系数的值有影响。