微型套管换热器性能测试装置研制文献综述

 2022-10-24 09:10

文献综述(或调研报告):

随着当今世界经济的飞速发展,我们对能源的大量开采与应用也随之增加,但能源的大量消耗虽然能够推动生产,却也对我们的自然环境有着难以复原的伤害。节能再次成为我们关注且急需解决的问题。数据显示,建筑能耗占了社会能耗的五分之一,而暖通空调的耗能则占了55%。

换热器作为一种节能装置被广泛应用,其通过两种介质之间的热量交换完成热量传递,不仅可以作为单元设备工作,还可以成为某一个设备的组成部分,例如上述暖通空调机组重的蒸发器等。其中套管换热器是由管径不同的管子套叠形成的换热器,可通过串联和改变装置材料、介质流动状态等方式来满足换热要求,有着结构简单、传热效率高等有点。

近十几年来,国内外已经有了很多关于套管换热器的实验与研究,大部分是围绕强化其换热性能的研究,例如在换热器内管中加入螺旋线圈、将加热元件由光滑管替换为波纹管等。还有一部分研究则是关于换热器的相关设计、布置、换热性能仿真及换热器测试系统研发。

杨明、王建设[1]提出高性能的温度测量与数据处理软件可使得热环境试验的数据测量与分析更加分析。在对换热器传热性能的大量研究中温度值的测量是一个重要的组成部分,更加精确的数据实时存储、显示软件更有利于实验研究达到预期效果。

赵静野、刘建伟、祁惠峰[2]通过实验,在套管换热器中加入扭曲带装置使内管流体介质发生旋流以强化换热器的传热性能。发现纽带在换热器中不仅起到肋片增肌传热面积的作用,同时通过改变介质的流动状态,例如旋流可以使得壁面的速度梯度变大及粘性底层的厚度变薄、通过离心力与分子扩散力使流体湍流混合加强等,使得套管换热器在旋流之后传热效果得到强化。

张明艳[3]设计与开发了换热器性能的测试系统,能够实时监测并采集温度、压力和流量相关数据,在通过易操作的自控系统进行动态显示。通过这样的系统可以更加直观及时了解换热器的性能,以便在实际操作中快速准确地决断。其在实验中所布置与选择的温度传感器、压力传感器及流量传感器等仪器都是本次装置搭建都具有参考与借鉴的价值。

刘文武、杨宗政、刘振义[4]同样通过对比内管插入了螺旋线圈的套管换热器与普通套管换热器、波纹管降膜蒸发套管换热器与光滑管降膜蒸发套管换热器之间的换热性能对比,得出了套管换热器可以通过内管插入物和壁面增加凹凸变化来强化其传热效果,上述两种方法分别对换热器的传热系数提高了37%、27%。

陈淮、甘学辉[5]提出了以墙体测蓄热为突破点的动态相变仿真交叉迭代简化模型。由于在套管换热器中,冷热介质在流动方向和径向都有相应的到热现象、管道蓄热等条件都会对换热器的换热性能产生影响,该模型可以动态描述、仿真模拟换热器的换热特性,使得套管换热器的研究有了更好的参考系统。同时为了验证该模型所搭建的实验平台,关于温度传感器、压力传感器等仪器的布置和搭建都对本次针对微型套管换热性能测试装置的搭建都有很好的借鉴作用。

石国庆[6]采用数值模拟和试验研究的方法对小通道套管换热器进行了分析研究。小通道套管换热器结构紧凑、其对材料的要求和传热性能也符合当前能源应用的需要。实验通过数值模拟的方法研究了小通道管径、间距对套管换热器换热性能的影响,同时搭建的4mm小通道套管换热器试验平台的搭建,不仅将实际实验结果和数值模拟结果进行了对比验证,也对本次装置有着非常重要的参考价值。

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