换热工质在不同温度压力下的物性参数
水平管内R1234yf的流动沸腾换热特性
化工进展Chemical Industry and Engineering Progress2022年第41卷第7期水平管内R1234yf 的流动沸腾换热特性冯龙龙1，钟珂1，张羽森1，商庆春2，贾洪伟1（1东华大学环境科学与工程学院，上海201620；2山东电力建设第一工程有限公司，山东济南250200）摘要：通过实验研究了环境友好型制冷剂R1234yf 在内径为0.5mm 的水平圆形微通道内的流动沸腾换热特性，测量了不同工况下R1234yf 的沸腾换热系数（HTC ），并与传统制冷剂R134a 进行了对比，分析了质量流速、热流密度和干度对换热系数变化规律的影响。
实验条件为：饱和温度(17±1)℃，质量流速1000~2500kg/(m 2·s)，热流密度25~143kW/m 2。
实验结果表明：R1234yf 的换热系数随着热流密度的增大而显著增大，而质量流速和干度的影响较小，核态沸腾为其主导换热机制。
对比R1234yf 和R134a 在相同工况下的换热特性，发现两种工质的平均换热系数差别较小，并均随着热流密度增大而逐渐增加，但是R1234yf 发生干涸（Dryout ）时的热流密度小于R134a 。
将实验数据与已有文献中的核沸腾主导的经验关联式的预测结果进行了对比，得到了较好的吻合。
关键词：制冷剂R1234yf ；微通道；流动沸腾；关联式中图分类号：TK124文献标志码：A文章编号：1000-6613（2022）07-3502-08Flow boiling heat transfer characteristics of R1234yf in horizontalmicrochannelFENG Longlong 1，ZHONG Ke 1，ZHANG Yusen 1，SHANG Qingchun 2，JIA Hongwei 1(1College of Environmental Science and Engineering,Donghua University,Shanghai 201620,China;2ESPCO1ElectricPower Construction Co.,Ltd.,Jinan 250200,Shandong,China)Abstract:The flow boiling heat transfer characteristics of environmentally friendly refrigerant R1234yf in a 0.5mm horizontal circular microchannel were studied experimentally.The heat transfer coefficients (HTCs)of R1234yf were measured and compared with that of R134a,and the effects of mass flux,heat flux and vapor quality on HTC were analyzed.The saturation temperature was (17±1)℃,and the mass fluxes vary from 1000kg/(m 2·s)to 2500kg/(m 2·s)with heat fluxes ranging from 25kW/m 2to 143kW/m 2.The experimental results showed that the HTC of R1234yf in 0.5mm microchannel increases with the increase of heat flux,while the mass flux and vapor quality showed a weak influence on it.The trend indicated that nucleate boiling was the dominant mechanism for flow boiling heat transfer.In addition,the heat transfer performance of R1234yf and R134a were compared under the same working conditions.The HTCs of R1234yf and R134a were almost identical and both increased with the increase of heat flux,but the heat flux for the occurrence of dryout of R1234yf was smaller than that of R134a.Finally,the experimental data for the two refrigerants were compared with two nucleate boiling-dominated correlations from literature and good agreements were obtained.研究开发DOI ：10.16085/j.issn.1000-6613.2021-1823收稿日期：2021-08-25；修改稿日期：2021-11-01。
换热工质参数对熔盐蒸汽发生系统性能的影响研究
中图分类号：TM615
文献标志码：A
0 引言 塔式太阳能热发电系统是通过镜场将接收到
的太阳能聚焦至吸热器上，然后将太阳能转化成 热能，再将热能传递给吸热传热工质后，经换热 后的蒸汽工质输入至热动力机，进行膨胀做功， 最后以电能形式输出的一种发电形式 [1-2]。根据 吸热工质的不同，塔式太阳能热发电系统可分为 多种不同的技术路线，比如塔式熔盐工质、塔 式水工质 ( 蒸汽 )、塔式空气工质等 [3-4]。在这些 技术路线中，由于熔盐 ( 二元熔盐，60% 硝酸钠 +40% 硝酸钾的混合物 ) 具有比热高、流动性好、 在工作温度区域不发生相变、热稳定性高等优 点，使塔式熔盐工质技术路线成为目前塔式太阳 能热发电站采用的主流技术路线。在全球已建成 的 10 MW 等级以上的商业塔式太阳能热发电站 中，采用熔盐作为吸热工质的电站超过一半 [4]， 我国 50 MW 等级以上的塔式太阳能热发电站采 用的也均是塔式熔盐工质技术 [5]。
Thermoflex 是一款通用的针对热能系统设计 和仿真的软件，适用于热能系统的建模和热量 质量平衡计算。近年来，该软件开始应用于太 阳能热发电站的模型搭建及热平衡计算，在燃 煤电站 [14] 和联合循环电站 [15] 的系统性能研究中 为系统优化和综合分析提供了新契机。
本文以塔式熔盐太阳能热发电站中的熔盐 SGS 为研究对象，选用 Thermoflex 软件对熔盐 SGS 仿真建模。研究分为 2 步，第 1 步搭建熔盐 SGS 模型，以实际工程数据为依据，验证所搭 建模型及仿真计算结果的准确性；第 2 步以此为 基础计算熔盐 SGS 的各换热工质参数变化时相 互间的影响，以及换热工质参数变化对熔盐 SGS 性能和整个塔式熔盐太阳能热发电站的影响，为 熔盐 SGS 的优化设计提供理论依据。
冷凝器换热面积计算方法
制冷量+压缩机电机功率/200~250=冷凝器换热面 例如：（3SS1-1500 压缩机）CT=40℃：CE=-25℃压缩机制冷量=12527W+压缩机电机功率 11250W=23777/230=风冷凝器换热面积 103m2
水冷凝器换热面积与风冷凝器比例=概算 1 比 18（103/18）=6m2
3 R410A 和 R22 翅片管冷凝器回路数比计算 按照 R410A 和 R22 蒸发器回路数比值的计算方法,同样可以得出 R410A 和 R22 冷凝器回 路数的比值,具体计算方法不再累述。表 4 给出的是在冷凝温度为 47.8℃,过冷度为 5℃工况 下,相同换热量的 R410A 和 R22 冷凝器回路数比值计算结果。 从表 4 中可以看出,在相同的换热量条件下,采用 5/16″管径 R410A 冷凝器回路数是采用 3/8″ 管径 R22 换热器回路数的 1.10 倍。这一结果也是由工质物性不同和换热器结构参数改变两 方面影响所致。其中由工质物性差异影响的倍率为 0.76,由换热器结构参数影响的倍率为 1.45, 这和蒸发器回路数的比值的计算结果是非常接近的。
可以查压缩机蒸发温度 CT=40CE-40℃制冷量=31266kcal/n 关于 R410A 和 R22 翅片管换热器回路数比的探讨 晨怡热管 (特灵亚洲研发中心 上海 200001) 申广玉 2008-6-15 20:10:07 摘要:通过理论计算得出了相同换热量和相同工况下,采用 5/16″管径 R410A 蒸发器(或冷凝器) 与采用 3/8″管径 R22 蒸发器(或冷凝器)时回路数的比值,并指出比值是两工质物性差异和盘 管的内径及当量摩擦阻力系数差异共同作用的结果。
蒸发器的面积根据压缩机制冷量（蒸发温度℃×Δ t 相对湿度的休正系数查表）。
R407C、R410A系统热力性能研究综述
万方数据
ＲＥ Ｒ ＧＥ ＡＴＯＮ Ｆ Ｉ Ｒ Ｉ
Ｖ２ （ｏ ｌ ．４） Ｎ２ ｔ Ｎ ８ ｏ Ｔ ａ ｏ ｌ ｏ
３ ２０ ， ｐ ， ３ Ｓ ０ ｅ
液击和防止膨胀阀前工质的闪发，而且一般会提高 系统性能。但通常的对气液热交换器的性能分析都 不考虑其所引起的质量流量的减少和产生的压降， 且对混合工质的分析很少。文献 ［］分析了一些 ８ 纯质及 Ｒ １ ４０ Ａ和 Ｒ０Ｃ等混合工得出了质 量流量和压降对性能影响的关系式。结论为： 使用 气液热交换器对 Ｒ２ Ｒ２ Ｒ １ 工质的系统性能 ２ ， ， ７ ３ ７ 不利，而对 Ｒ０Ａ Ｒ３ａ Ｒ２ Ｒ０Ａ ８９ ， ５７ ， ４ ， ， ４ ， ０ １ １ ４ ２
好 系 能 〔一 的 统 效，。 ，
Ｒ １Ａ； ０ ＜ ４０ １ ０ ９
文献 ［］ 所给以 １ 年工质累积辐射力来计 ３ ０ ０ 算 的 Ｇ Ｐ 值 为：Ｒ２ ７ ； ０Ｃ ６０ Ｗ ２， ０ ４ ， ０； １ Ｒ ７ １ ０
３ 传热、压降及 Ｃ Ｐ胜能研究 ＯＴ
文献 【］分析了当Ｒ０Ｃ系统具有气液分离 １ ４７ Ｔ Ｅ指标反映出工质对全球温室效应的影响 器或蒸发器为满液式时，由于非共沸物的气液组成 ＷＩ 大小， 它综合考虑工质的泄漏的直接影响和系统运 的差别对系统性能的影响，测量出其气相组成在 ． ℃时为３／３３ ｗ％，因此在蒸发和冷凝过程 ５３／２ ｔ 行所造成的间接影响，已逐渐被接受。文献 ｛］ ４４ ４ 在进行实验比 较后认为Ｒ２ ４７ 的直接温室效 ２ 比Ｒ０Ｃ 中会产生传质阻力， 导致其比 纯工质或共沸物的传 热系数低，含油时微肋翅片管内蒸发和冷凝时相对 应大 １％左右， ５ 但在系统冷凝温度 ４ 一 ７ ，蒸 ３ ４９ Ｃ 发 温度一 ２ ７ １一 ℃时， ４７ 的ＴＷ 值比Ｒ２ Ｒ０Ｃ Ｅ Ｉ ２ 的 于Ｒ２ ２ 传热系 数下降２％一 ５ 而为 ． ２％， ０ 满液式蒸发 大， 而在冷凝温度５ ￣ ８ 、 ３ ５９ 蒸发温度 ２ １ ０ 一０ ℃时 器时更是下降了７％。前者因一般为空气源热泵， ５ 替代使用才有利。 由于换热热阻主要在空气侧， 故制冷剂传热系数的 卜 降对气一气热泵影响不大。而采用满液式蒸发器 按ＡＨ Ａ ｔｄｄ １ 的划分，两土质 Ｓｎａ ３ 一 ９２ ＳＲ Ｅ ｒ ４ ９ ａ 的安全分类均为Ａ／ 类， １Ａ Ｉ 燃烧热分别为Ｒ０Ｃ ４７ ： 的冷水机组则冷剂侧热阻 占主要 部分，在使用 ６ Ｏ 降４％。而干式蒸 － Ｍ／ｇ Ｒ１ ：一 ． Ｍ／ｇ ４ Ｊ ， ０ ． ｋ ４ Ａ ４ Ｊ 。由于属 ＩＣ Ｒ０Ｃ时冷量下降３％，Ｃ ＰＦ ４ ９ ４ ｋ Ｉ ｓ ４７ Ｆ 一质， 「 这两种下质不能使用矿物油和烷基苯油， 而 发器的冷量和 Ｃ Ｐ Ｏ 只分别下降７ ％和 １％， ４ 可以预 应使用ＰＥ Ｏ 油和其它可溶性润滑油，当 选择弹性 测当采用管内 冷凝时， 整体性能还会有所改善。 或塑性材料作为系统部件以及在选择干燥剂时， 需 另外当系统中有气液分离器时，由于循环组成 要 综合考虑工质与 其配套的润滑油性质 中Ｒ２ ８２ 的浓度增加， ３和 １ ５ 使得 Ｒ０Ｃ ４ 制热能力 ７ Ｒ０Ｃ ４０ 的热力性质数据国际上流行通 ４７ 和Ｒ１ Ａ 比 Ｒ２ ３ ８ ２ 大 ％一 ％｝ 过美国国家标准技术局 （Ｉ ） Ｎ Ｔ 所推出的主要是基 Ｓ 气液热交换器用于制冷系统可以防止压缩机的
传热学第六章凝结与沸腾换热
第六章 凝结与沸腾换热
17
7. 凝结表面的几何形状
❖ 强化凝结换热的原则是 尽量减薄粘滞在换热表 面上的液膜的厚度。
❖ 可用各种带有尖峰 的表面使在其上冷 凝的液膜拉薄，或 者使已凝结的液体 尽快从换热表面上 排泄掉。
第六章 凝结与沸腾换热
18
§6-4 沸腾换热现象
1 生活中的例子 • 蒸汽锅炉
l g
l
2u y 2
0
al
2t y 2
0
第六章 凝结与沸腾换热
7
边界条件：
y 0 时， u 0, t tw
y 时， du 0,
dy
t ts
求解上面方程可得：
(1) 液膜厚度
4l
l (
g
ts
l2 r
tw
)x 1/ 4
定性温度：
tm
ts
tw 2
注意：r 按 ts 确定
第六章 凝结与沸腾换热
10
横管与竖管的对流换热系数之比：
hHg hVg
0.77
l d
1
4
3 边界层内的流态
凝结液体流动也分层流和湍流，并 且其判断依据仍然时Re，
Re de ul
式中：
ul 为 x = l 处液膜层的平均流速；
de 为该截面处液膜层的当量直径。
第六章 凝结与沸腾换热
无波动层流
6
考虑（3）液膜的惯性力忽略
l
(u
u x
v
u y
)
0
考虑（7）忽 略蒸汽密度
dp dx
0
u
x
v y
0
l
(u
u x
v
高温过热器传热特性及寿命分析
高温过热器传热特性及寿命分析摘要：近年来，各种类型的大容量火力发电机组不断涌现。
过热器内部是高温高压的蒸汽，又布置在烟温较高的区域，工作条件最为恶劣，易造成锅炉爆管；同时锅炉设备实行状态检修需要了解管子蠕变损伤的程度。
因此，分析过热器爆管的原因和蠕变损伤的机理，并对高温部件剩余寿命作出正确的评估，已成为保证火电厂安全运行和提高经济性的关键课题之一。
本文通过研究高温过热器的传热特性，分析了高温过热器爆管的原因，并介绍了高温腐蚀对爆管的影响，而且按工质流程逐个对微元段进行热力计算，掌握高温过热器壁温分布情况，以便于从根本上减少爆管发生率。
同时根据拉——米参数式确定蠕变断裂时间，对过热器剩余寿命进行预测，以延长电厂的检修周期，提高电厂的经济性。
关键词：过热器；爆管；腐蚀；壁温计算；寿命分析Abstract：In recent years, various types of large-capacity thermal power generating units will continue to emerge.Inside the superheater there is steam with high temperature and high pressure, at the same time the superheater is in the region where the flue-gas temperature is higher, so the superheater’s working conditions are most poor, resulting in the explosion of boiler pipes easily.Meanwhile in order to overhaul the boiler equipment on the basis of operating condition,it is necessary to know about the tubes’ creep damage extent. Therefore, the analysis of reasons for superheater explosion and creep damage mechanism ,also to assess the remaining life of high-temperature boiler parts correctly, have become one of the key projects that guarantees safe operation of thermal power plants and improves the economical efficiency.This paper analyzes the reasons for high-temperature superheater blasting via the research on heat transfer characteristics of high-temperature superheater, and puts emphasis on illustrating the effects that high-temperature corrosion have on the superheater explosion.In addition, according to the flow path of work substance,it conducts the thermodynamic calculation of small tube section separately ,grasping the wall temperature distribution of high-temperature superheater, in order to reduce the rate of tube explosion radically. At the same time the creep-rupture time is determined by Larson-Miller Parameter,and the remaining life of superheater can also be predicted ,which will be used to extend the maintenance cycle and improve the economy of thermal power plants.Keywords：Superheater; Tube Explosion; Corrosion; Wall Temperature Calculation; Life Analysis1 引言随着我国电力工业建设的迅猛发展，各种类型的大容量火力发电机组不断涌现，锅炉蒸汽参数的提高，使得过热器和再热器系统成为大容量锅炉本体设计中必不可少的受热面。
热管换热器的设计计算
外部换热特点 气体在翅片管外对流 水在管外对流 有机流体在管外对流
从管外到管内的传热系数 K1 ( K2) β 40 ×
2000～3000 500～1000 W/ m2・ K W/ m2・ K W/ m2・ K
注 :β为翅化比 ,见 1. 5 中定义 。
1. 2. 2 安全长度比
每根热管都有其可承受的管内最高工作压力 Pv 以及相应的最高工作温度 [ TV ] ,管内工作温度超 过这一温度则不安全 , 即易出现 “暴管” 。热端过长 时 ,易出现工作温度 TV 升高而超过安全温度 , 因此 热端与冷端的长度比必须小于安全长度比 。安全长 度比按下式计算 K2 [ TV ] - T2 ( 6) [L ] = ・ K1 T1 - [ TV ] 式中 : [ L ] — — — 安全长度比 ; K1 、 K2 — — — 分别为 热 端 和 冷 端 的 传 热 系 数 ,
σ(ρ ・ [ g・ L - ρ V) ] 4
( 2)
1
在热管的加热段如果增加输入的热量超过一定 值时 ,工质蒸汽流在加热段的出口处达到音速 ,便出 现蒸汽流量的阻塞现象 。由此现象产生的传热量的 界限称为音速极限 ( 声速限) 。 对以水为工质的热管 , 根据声速限计算热管管 径可用下式 :
式中 : dc — — — 蒸汽通道截面直径 ,m ;
2001 年第 3 期 王 磊 : 热管换热器的设计计算
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热管换热器的设计计算
王 磊
( 淮南工业学院职业技术学院 化工系 ,安徽 淮南 232007)
摘要 : 简要介绍由冷热流体换热的工艺参数确定热管换热器结构参数的具体方法 ,从而设计出结构 合理的热管换热器 。 关键词 : 热管换热器 ; 结构参数 ; 设计计算
先进压缩空气储能系统的余热回收和利用
先进压缩空气储能系统的余热回收和利用发布时间：2022-09-28T08:25:07.075Z 来源：《福光技术》2022年20期作者：田永红[导读] 压缩空气储能（CAES）具有大容量、高寿命、低成本等优点，被认为是当今最具发展潜力的大规模储能技术之一。
中国能源建设集团陕西省电力设计院有限公司陕西西安 710054摘要：压缩空气储能是现阶段快速发展的一种储能技术，能够实现能量的储存和释放。
在系统运行过程中，为了避免热量损耗，提出一种回收利用系统排气和换热工质余热的方法，在原余热回收系统基础上添加低膨胀比膨胀机，系统排气通过换热器吸收工质余热，进入膨胀机做功，增加膨胀机组输出功率并提升系统效率。
建立了稳态工况下四级先进压缩空气储能系统模型，并进行了模拟仿真，通过改变膨胀机排气压力和稳压阀出口压力，探究二者对系统效率和输出功率的影响。
仿真结果表明，该方法增加了压缩空气储能系统的总输出功率，提高了系统效率。
关键词：先进压缩空气储能；余热回收；膨胀机；模拟仿真；系统效率压缩空气储能（CAES）具有大容量、高寿命、低成本等优点，被认为是当今最具发展潜力的大规模储能技术之一。
传统CAES的循环效率只能达到50%左右，且在释放能量的过程中，存在燃料的燃烧和废气的排放。
先进绝热压缩空气储能（AA-CAES）利用储热技术回收压缩过程中的热量用于加热高压气体，摈弃了传统CAES装置的补燃环节，使得AA-CAES较传统CAES有更快的响应速度、更高的效率和更好的清洁性。
1 先进压缩空气储能系统模型1.1 系统描述先进压缩空气储能系统主要包括压缩机、膨胀机、换热器和储气室等。
储能阶段，常温常压的空气经过压缩机组压缩并经过换热系统回收压缩热，以低温高压的状态进入储气室储存；释能阶段，高压空气经由换热系统储加热后进入膨胀机组输出功，带动发电机发电，实现能量转换。
本文选用四级先进压缩空气储能系统为研究对象系统的工作原理与其他非补燃式系统有所不同，其他非补燃式系统的换热过程是在整个压缩过程和膨胀过程结束后进行的，对压缩机性能要求较高，而先进压缩空气储能系统的换热过程是在每一级压缩机和膨胀机后进行的，实现了级间压缩和级间换热，能够降低系统对设备的要求，同时提高系统效率。
翅片管式气-液换热器变工况下传热特性研究
翅片管式气-液换热器变工况下传热特性研究苑中显;刘忠秋;吴波【摘要】采用FLUENT软件对高温空气-混合硝酸盐在翅片管式换热器中的换热进行了三维数值模拟,研究其换热与流动特性.模拟主要考察对于不同压力工况下及不同Re数的高温空气,换热器的换热及阻力特性.计算结果表明:随着空气侧流速及空气压力的增加,空气侧表面换热系数都有显著增加,同时流动阻力也有所增加.低压力工况时的换热及阻力特性曲线几乎随空气流速呈线性相关,高压力工况流动和换热呈非线性趋势.将数值模拟结果与实验结果进行了对比,对数值模拟结果的准确性进行了验证,并得出了流体物性对换热器性能的影响,给出了翅片管换热器在不同条件下的换热准则方程式.【期刊名称】《制冷与空调（四川）》【年(卷),期】2018(032)005【总页数】7页(P476-482)【关键词】翅片管式换热器;数值模拟;高温空气;混合硝酸盐;压力工况【作者】苑中显;刘忠秋;吴波【作者单位】北京工业大学环能学院北京 100124;北京工业大学环能学院北京100124;北京工业大学环能学院北京 100124【正文语种】中文【中图分类】TB657.5;TQ018当前各电厂的发电装机容量与电网容量都是按照最大需求建设，随电网峰谷差日趋增大，必然导致非用电高峰时发电机组的停机或低负荷运行及电网容量浪费。
2012年全国常规燃煤发电机组发电总负荷系数仅为52.1%[1]，电网负荷利用系数也小于55%[2]。
储能[3]可大幅提高火电机组实际运行效率，增强电网输电能力。
超临界压缩空气储能系统利用低谷电，将空气压缩并储存在储气罐中，使电能转化为空气的内能存储起来，它解决了常规压缩空气储能系统面临的依靠化石燃料、储能密度低、依靠大型储气室、响应速度慢等问题[4]。
在超临界压缩空气过程中，空气的温度会随之升高，这部分热量如何被有效蓄集具有重要的研究意义[5]。
本文设计出一种翅片管式气-液换热器，可把这部分热量储存在熔融盐中[6]。
换热器选型详解
换热器选型详解各种类型的换热器作为工艺过程必不可少的设备, 如何根据不同的工艺生产流程和生产规模,设计出投资省、能耗低、传热效率高、维修方便的换热器是一项非常重要的工作.换热器分类按工艺功能分类冷却器、加热器、再沸器、冷凝器、蒸发器、过热器、废热锅炉等.按传热方式和结构分类间壁传递热量式和直接接触传递热量式,其中间壁传热式又分为管壳式、板式、管式、液膜式等其他形式的换热器.从工艺功能选择换热器冷却器间壁式冷却器☆当传热量大时,可以选择传热面积和传热系数较大的板式换热器比较经济,但是板式换热器的使用温度一般不大于150 C ,压降较大.☆对于压降和温度压力较高的情况,选用管壳式换热器较为合理.☆板翅式换热器由于翅片的作用,适用于气体物料的冷却,其使用温度一般也小于150 Co☆空冷器适用于高温高压的工艺条件,其热物流出口温度要求比设计温度高15~20 C.直接接触式冷却器☆适用于需要急速降低工艺物料的温度、伴随有吸收或除尘的工艺物料的冷却、大量热水的冷却和大量水蒸气的冷凝冷却等工况.高温情况:当温度要求高达500 c以上时可选用蓄热式或直接火电加热等方式.中温情况：对于150~300 C工况一般采用有机载热体作为加热介质.分为液相和气相两种.低温情况：当温度小于150 c时首先考虑选用管壳式换热器,只有工艺物料的特性或者工艺条件特殊时,才考虑其他形式,例如热敏性物料加热多采用降膜式或波纹板式换热器.塔〞底部塔板制品Y・出液口^_1公耐泵(a)强制箱环式塔d底部塔板1 三-J —落箧J 一上底部塔桢1制品盅出液(b)卧式热虹吸式图1四种再沸器类型多采用管壳式换热器,分为强制循环式、热虹吸式和釜式再沸器三种. 其设计温差一般选用20~50 C ,单程蒸发率一般为10%~30%.型式优点立式热虹耍式传热系数大,投黄和运转费用最廉价,前热带■©时间蝗,结构凝赛•度・容易域 A我空收作时.由于氏障的影陶需野较大面权.对楷性横体相韦固体物料不适用. 由于蠢直策设•要求塔稔的离度较热卧式外虹嗫式传热系数中等,加热带停徵时间短,堆护和・建方便.道用于大面枳的情况.后塔的液面和流体压降要求不高, 适于以空操作占地就枳大强制循环适用于电性液体及版毡液,适用于长的显热段和值蒸发比的低乐降系统,可调节鞘坏速度能果皆用大『投资〔桑〕大•在泵的密西凯特尔式\ Kettie 式〕重于清理方便■逅于污囊性强的热媒,相当于一块理论板传热累畋小•占地面极大.加第附滞留时间长,易靖垢,克体日知i不乜•田4一般用于蒸储塔塔顶蒸汽的冷凝以及反响气体的冷凝,对于蒸储塔顶,一般选用管壳式、空冷器、螺旋板式、板翅式等换热器作为冷凝器,对于反响系统,一般选用管壳式、套管式或喷淋式等换热器作为冷凝器.表2冷凝器特性比拟量 式 优 点 缺 点传热系数大,运转费用少,透于小品生产常用换热器选用-管壳式换热器温度:冷却水出口温度不宜高于60 c 以免结垢严重,高温端的温差不 应小于20 C,低温端的温差不应小于 5C .当在两工艺物流之间进 行换热时,低温端的温差不应小于 20 C .采用多管程单壳程换热器且用水做冷却剂时, 冷却水出口温度不应高 于工艺流体的温度.冷却剂入口温度应高于工艺物流中易结冻组分的 冰点.当冷凝带有惰性气体的物料时,冷却剂出口温度应低于工艺物 料的露点.压力降:增大工艺物流的流速可以增加传热系数,使换热器结构紧凑, 但是流速增加关系到换热器的压力降.物流安排：☆为节省保温层和减少壳体厚度,高温物流一般走管程, 有时候为了物料冷却也可使高温物流走壳程.☆较高压力的物流走管程.厩力回流卧 式施凝器要高位安装. 径困建・力回流立 式冷凝8S可作过冷性,运转 疗用少■结府索爨〞 配管容易适于小用生产泵送回流式传热系数较 小•可将其鬟春 塔顶,胆整个塔 高增加 运转费用大.☆黏度较大的物流走壳程,在壳程可以得到较高的传热系数.☆腐蚀性较强的物流走管程.☆对压力降有特定要求的工艺物流走管程,由于管程的传热系数和压降计算误差小.☆较脏和易结垢的物流走管程,便于清洗和限制结垢,假设走壳程,应采用正方形的排管方式,并采用可拆式换热器.☆流量较小的物流走壳程,易使物流形成湍流状态增加传热系数.☆传热膜系数较小的物流走壳程,易于提升传热膜系数.结构参数平滑管☆管径：管径越小换热器越紧凑,越廉价,同时压降也越大.常用的管径有19mm、25mm、32mm .☆管长：无相变换热时,管子较长,传热系数增加,对于相同的换热面积,采用长管管程数少,压力降小,且传热面积比价低.☆排布：主要有正方形和三角形两种配布形式, 三角形的配布有利于壳程物流的湍流,正方形配布有利于壳程清洗.管心距越小,设备越紧凑,但会引起管板增厚,清洁不便,壳程压降增大,一般选用1.25~1.5倍管外径的间距.管程数及壳程形式单壳程〔b〕双分流式常用的有1、2管程或4管程,管程数增加,管内流速增加,但是管内流速要受到管程压力降的限制.壳程形式分为单壳程、双分流式、双壳程和分流式. 折流板:折流板可以改变壳程流体的方向,使其垂直于管束流动,获得较好的传热效果.一般分为圆缺型折流板、环盘型折流板和孔式折流板.折流板间距影响到壳程物流的流向和流速, 从而影响到传热效率.最小的折流板间距为壳体直径的1/5 ,不应小于50mm常用换热器选用-板式换热器根本结构板式换热器的型式主要有框架式〔可拆卸式〕和钎焊式两大类,板片形式主要有人字形波纹板、水平平直波纹板和瘤形板片三种.板式换热器是由带一定波纹形状的金属板片叠装而成的新型高效换热器,构造包括垫片、压紧板〔活动端板、固定端板〕和框架〔上、下导杆,前支柱〕组成.板片之间由密封垫片进行密封并导流,分隔出冷/热两个流体通道,冷 /热换热介质分别在各自通道流过,与相隔的板片进行热量交换,以达到用户所需温度.特点☆传热效率高；☆使用平安可靠；☆占地小,易维护；☆随机应变；☆有利于低温热源的利用;☆阻力损失少；☆冷却水量小；☆在投资效率低☆制冷☆暖通空调☆化学工业☆冶金工业☆机械工业☆电力工业☆造纸工业☆纺织工业☆食品工业☆油脂工艺☆集中供热常用换热器选用-管式换热器根本结构管式换热器主要有壳体、管束、管板和封头等局部组成,壳体多呈圆形,内部装有平行管束,管束两端固定于管板上分类☆固定管板式☆浮头式☆ “U〞型管式☆一种工质由封头端的进口接管进入传热管内, 其流程可根据工艺要求实现一管程、二管程和四管程结构.☆另一种工质由壳体一端的进口接管进入壳体内并均匀地分布于传热管外,其流动状态可根据工艺要求在管束中设置不同型式和数量的折流板.☆做为传热元件一一换热管,可根据工艺要求采用黄铜管,铜翅片管和钢管,从而保证了不同物性、不同温度的工质在换热器内实现热量交换,到达冷却或加热的目的.。
热管的换热基本知识及其换热计算
热管的换热原理及其换热计算一热管简介热管是近几十年发展起来的一种具有高导热性能的传热元件，热管最早应用于航天领域，时至今日，已经从航天、航天器中的均温和控温扩展到了工业技术的各个领域，石油、化工、能源、动力、冶金、电子、机械及医疗等各个部门都逐渐应用了热管技术。
热管一般由管壳、起毛细管作用的通道、以及传递热能的工质构成，热管自身形成一个高真空封闭系统，沿轴向可将热管分为三段，即蒸发段、冷凝段和绝热段。
其结构如图所示：热管的工作原理是：外部热源的热量，通过蒸发段的管壁和浸满工质的吸液芯的导热使液体工质的温度上升；液体温度上升，液面蒸发，直至达到饱和蒸气压，此时热量以潜热的方式传给蒸气。
蒸发段的饱和蒸汽压随着液体温度上升而升高。
在压差的作用下，蒸气通过蒸气通道流向低压且温度也较低的冷凝段，并在冷凝段的气液界面上冷凝，放出潜热。
放出的热量从气液界面通过充满工质的吸液芯和管壁的导热，传给热管外冷源。
冷凝的液体通过吸液芯回流到蒸发段，完成一个循环。
如此往复，不断地将热量从蒸发段传至冷凝段。
绝热段的作用除了为流体提供通道外，还起着把蒸气段和冷凝段隔开的作用，并使管内工质不与外界进行热量传递。
在热管真空度达到要求的情况下，热管的传热能力主要取决于热管吸液芯的设计。
根据热管的不同应用场合，我公司设计有多种不同的热管吸液芯，包括：轴向槽道吸液芯、丝网吸液芯和烧结芯等。
基于热管技术的相变传热原理、热管结构的合理设计以及专业可靠的品质保证，多年实践证明，我公司生产的热管及热管组件正逐渐迈向越来越广阔的市场。
(1) 产品展示(2) 产品参数说明项目技术参数热管长度> 100mm主体材料铜管毛细结构槽沟/烧结芯/丝网管工作介质冷媒设计工作温度30~200℃设计使用倾角> 5°传热功率50~1000w (根据实际产品规格型号) 热阻系数< 0.08℃/W (参考值)传热功率测试原理测试总体要求1）加热功率有功率调节仪控制输入；2）热管保持与水平台面α角度(根据具体应用定)；3）管壁上监测点的温度变化在5min内小于0.5℃认为传热达到稳定状态，记录此时传热功率为最大传热功率。
蛇管式换热器传热性能的数值模拟
蛇管式换热器传热性能的数值模拟赵 壮3 李文昌 王小芳(华东理工大学)摘 要 利用Fluent 对光滑蛇管换热器进行了模拟,将得出的结果与经典理论比较,发现数值模拟方法具有相当的可靠度,并在相同外部条件下对4种不同结构的波纹式蛇管进行模拟,得出湍流状态下管内流体的温度场和速度场,从微观上说明了波纹管强化传热机理。
分析了波纹高度对波纹式蛇管传热效率的影响。
关键词 蛇管换热器 波纹高度比 数值模拟中图分类号 T Q05115 文献标识码 A 文章编号 025426094(2010)0420461204 蛇管式换热器是以蛇形管作为传热元件的换热器,它结构简单,制造、安装、清洗和维修方便,价格低廉,在工业生产中得到广泛的应用[1]。
但是,它的缺点也是很明显的,即传热效率低,造成浪费,这显然不符合高效传热系统的要求。
如何对蛇管传热进行有效强化一直是传热领域最活跃最有生命力的课题,在众多强化传热方式中,螺旋槽管和波纹管被广泛认为具有比较优越的强化传热性能[2,3]。
笔者在此考虑采用波纹型强化换热管代替蛇管式换热器中直管的方式来优化蛇管式换热器的性能。
随着计算流体动力学(CF D )和计算机技术的飞速发展,采用数值模拟方法对蛇管换热器的流场进行研究,能够得到用实验方法无法得到的流场的详细信息,成为有效的研究方法[4]。
笔者采用商用CF D 软件Fluent 分别对普通蛇管式换热器和波纹式蛇管换热器在湍流状态下的流场进行了模拟,依据模拟结果对它们的性能进行了分析比较。
1 普通蛇管及波纹式蛇管结构蛇管式换热器中的换热管是由金属或非金属管子按需要弯曲成长的蛇形管,本文模拟所使用的蛇管结构如图1所示,是将一根内径为25mm 的铜质长直管弯成4段,其弯曲处曲率半径为40mm。
图1 蛇管结构示意图 波纹管结构如图2所示,它是将长直铜管外表面沿径向处理成大小圆弧相切,内外形如波纹状的薄壁管子。
图2 波纹管结构示意图3赵 壮,男,1983年4月生,硕士研究生。
暖通工程师专业基础考题试卷及答案
暖通工程师专业基础考题试卷及答案一、单项选择题（共60题，每题2分，每题的备选项中，只有1个最符合题意）1. 闭口热力系统与开口热力系统的区别在于（）。
A. 在界面上有无物质进出热力系统B. 在界面上与外界有无热量传递C. 对外界是否做功D. 在界面上有无功和热量的传递及转换【答案】 A【解析】按照相互作用中有没有物质传递，系统可以分为闭口系统和开口系统两大类。
闭口系统是指与外界之间没有物质传递的系统，例如活塞式汽缸内的气体、屋内的空气整体等；开口系统是指与外界有物质传递的系统。
注意区分两者的关键是有没有质量（物质）越过了边界而不是系统的质量有没有改变，如果某系统的质量输入与输出相等，那么即便系统质量没有变化，该系统依然是开口系统。
2. 制冷循环中的制冷量是指（）。
A. 制冷剂从冷藏室中吸收的热量B. 制冷剂向环境放出的热量C. 制冷剂从冷藏室中吸收的热量－制冷剂向环境放出的热量D. 制冷剂从冷藏室中吸收的热量＋制冷剂向环境放出的热量【答案】 A【解析】空气压缩制冷的原理是：利用常温的高压空气绝热膨胀而获得低温空气。
空气自冷藏室进入压缩机升压，随后进入冷却器降温，冷却后进入膨胀机绝热膨胀至低温，进入冷藏室吸热以维持冷藏室低温。
因此，制冷循环中的制冷量是指制冷剂从冷藏室中吸收的热量。
3. 在内燃机循环计算中，mkg气体放热量的计算式是（）。
A. mCp（T2－T1）B. mCv（T2－T1）C. mCp（T2＋T1）D. mCv（T1－T2）【答案】 B【解析】内燃机循环采用定容放热的原理，因此，内燃机循环中气体的放热过程为定容过程。
定容放热过程中，热机在定温（T1）膨胀中从高温热源吸热，在定温（T2）压缩过程中向低温热源放热，总过程为放热过程，则计算放热量时应采用定容比热容Cv，mkg气体放热量为：Q＝mCv（T2－T1）。
4. 系统的总储存能包括内储存能和外储存能，其中外储存能是指（）。
A. 宏观动能＋重力位能B. 宏观动能＋流动功C. 宏观动能＋容积功D. 容积功＋流动功【答案】 A【解析】系统具有的总能量称系统储存能，用E表示。
热管的换热基本知识及其换热计算
热管的换热原理及其换热计算一热管简介热管是近几十年发展起来的一种具有高导热性能的传热元件，热管最早应用于航天领域，时至今日，已经从航天、航天器中的均温和控温扩展到了工业技术的各个领域，石油、化工、能源、动力、冶金、电子、机械及医疗等各个部门都逐渐应用了热管技术。
热管一般由管壳、起毛细管作用的通道、以及传递热能的工质构成，热管自身形成一个高真空封闭系统，沿轴向可将热管分为三段，即蒸发段、冷凝段和绝热段。
其结构如图所示：condensation adiabatic section evaporationvapor flowcontainerliquid flow热管的工作原理是：外部热源的热量，通过蒸发段的管壁和浸满工质的吸液芯的导热使液体工质的温度上升；液体温度上升，液面蒸发，直至达到饱和蒸气压，此时热量以潜热的方式传给蒸气。
蒸发段的饱和蒸汽压随着液体温度上升而升高。
在压差的作用下，蒸气通过蒸气通道流向低压且温度也较低的冷凝段，并在冷凝段的气液界面上冷凝，放出潜热。
放出的热量从气液界面通过充满工质的吸液芯和管壁的导热，传给热管外冷源。
冷凝的液体通过吸液芯回流到蒸发段，完成一个循环。
如此往复，不断地将热量从蒸发段传至冷凝段。
绝热段的作用除了为流体提供通道外，还起着把蒸气段和冷凝段隔开的作用，并使管内工质不与外界进行热量传递。
在热管真空度达到要求的情况下，热管的传热能力主要取决于热管吸液芯的设计。
根据热管的不同应用场合，我公司设计有多种不同的热管吸液芯，包括：轴向槽道吸液芯、丝网吸液芯和烧结芯等。
基于热管技术的相变传热原理、热管结构的合理设计以及专业可靠的品质保证，多年实践证明，我公司生产的热管及热管组件正逐渐迈向越来越广阔的市场。
(1)产品展示（2）产品参数说明(3)产品性能测试图例长厘700跡的真空退火管量大传储功率測试TOO6®SOO400S3002001W 图1长度700mm的真空退火管最大传热功率测试图2热管等温性测试曲线二热管技术的原理应用与发展热管传热利用了热传导原理与致冷介质的快速热传递性质，通过热管将发热物体的热量迅速传递到热源外。
热质交换原理与设备-第三章
对于水，米海耶夫推荐的在105～ 4x106Pa压力下大容 器饱和沸腾的计算式为
按q=hΔt的关系，上式亦可转化为
基于核态沸腾换热主要是气泡高度扰动的强制对流换 热的设想，文献[9,10]推荐以下适用性广的实验关联式：
水在不同压力下沸腾的实验数据与式(3-6)的比较见图 3-5。 式(3-6)还可以改写成为以下便于计算的形式：
高时，壁面上越来越小的存气凹穴处将成为工作的汽化核 心，从而汽化核心数随壁面过热度的提高而增加。
关于加热表面上汽化核心的形成及关于气泡在 液体中的长大与运动规律的研究，无论对于掌握沸腾换热 的基本机理以及开发强化沸腾换热的表面都具有十分重要 的意义。现有的预测沸腾换热的各种物理模型都是基于对 成核理论及气泡动力学的某种理解面建立起来的。正是20 世纪50年代末关于汽化核心首先是在表而上一些微小凹坑 上形成的这一基本观点的确立，才导致了20世纪70年代关 于沸腾换热强化表面开发工作的开展。
的压力pv必大于气泡外的压力pt。根据力平衡条件，气泡内
外压差应被作用于汽液界面上的表面张力所平衡，即
若忽略液柱静压的影响，则pt可认为近似等于沸腾系统
的环境压力，即 pt ps 。而热平衡则要求气泡内蒸汽
的湿度为pv压力下的饱和温度tv。界面内外温度相t等l ，tv即
所以气泡外的液体必然是过热的，过热度为tv ts
式中，hc、hr分别为按对流换热及辐射换热计算所得的 表面传热系数，其中hc按式(3-10)计算，而hr则按下式确定：
(4)制冷剂水平管束外大空间的沸腾放热 制冷剂的沸腾放热是一个很复杂的过程，目前尚
未有统一的、适用范围广泛的公式予以描述，只能采用某 些在特定条件下得出的经验公式进行计算。
对于光管管束上的沸腾，其放热公式可按如下公 式近似计算：
自然冷却均温板数值模拟
自然冷却均温板数值模拟胡琳娜;李强【摘要】为实现电子设备无噪声、高均温的温度控制,设计了1种新型自然冷却均温板.在均温板内设置两相流体管路,通过管路中工质的相变换热,强化均温板的传热性能与均温特性.通过经典相变理论并结合流体体积函数方程建立自然冷却均温板的流动与传热模型,计算模拟了均温板内部的工质两相流动、传热以及气液相变的过程.模拟结果显示:均温板主要在重力的作用下运行;在充灌量为70%时,均温板的温差和热阻最小;工质R134a的换热性能明显优于工质R236fa和R245fa.%A new natural cooling vapor chamber is proposed for no noise and temperature uniformity of electronic equipments.Two-phase fluid pipelines are set in the vapor chamber.Heat transfer performance and temperature uniformity are enhanced through the vapor-liquid phase change of working fluid.A new flow and heat transfer model is created using the classical phase change theory combining the volume of fluid(VOF)function equation,and the two-phase flow,heat transfer and vapor-liquid phase change process in the vapor chamber are simulated.Simulation results show that the vapor chamber works under gravity mostly;when the filling ratio is 70%,the temperature difference and the thermal resistance are the smallest;the heat transfer performance of the working fluid R134a is better than that of R236fa and R245fa.【期刊名称】《南京理工大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2017(041)003【总页数】9页(P377-385)【关键词】自然冷却;均温板;经典相变理论;流体体积函数;两相流动;气液相变【作者】胡琳娜;李强【作者单位】南京理工大学能源与动力工程学院,江苏南京 210094;南京理工大学能源与动力工程学院,江苏南京 210094【正文语种】中文【中图分类】TK124在工程应用中,由于对电子设备性能和可靠性要求的提高,电子设备工作时产生的废热和温度控制等问题亟需更加有效地得到解决。
(完整版)《传热学》第7章_相变对流传热
第7章 相变对流传热
3. 管内凝结 管内凝结传热情况与蒸气流速有很大关系:当蒸气流速较低时,凝结
液主要聚集在管子底部,蒸气在管子上半部；当蒸气流速比较高时,形成 环状流动,中间蒸气四周凝结液,随着流动进行,凝结液占据整个截面。
4. 蒸气流速 努塞尔理论分析忽略了流速的影响，只适于流速较低的场合。当蒸
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第7章 相变对流传热
家用空调的冷凝器中已成功应用了二维和 三维的微肋管。 低肋管凝结传热的表面传热系数比光管提 高2-4倍，锯齿管可以提高一个数量级，微 肋管可以提高2-3倍。 及时排液的技术： 两种加快及时排液的方法： 第一：在凝液下流的过程中分段排泄，有效地控制了液 膜的厚度，管表面的沟槽又可以起到减薄液膜厚度的作 用。主要用于立式冷凝器。 第二：右图中的泄流板可以使布置在该板上不 水平管束上的冷凝液体不会集聚到其下的其它 管束上。主要用于卧式冷凝器。
的潜热改为过热蒸气与饱和液的焓差即可。 6. 液膜过冷度及温度分布的非线性
努塞尔理论分析忽略了液膜过冷度的影响，并假设液膜中的温度呈
线性分布，利用r`代替公式中的潜热r即可兼顾以上两个因素。
r r 0.68cp tr tw
上式也可以表示为：
r r1 0.68 Ja
其中，Ja是雅各布数，定义为
竖壁凝结传热壁面的平均表面传热系数可以表示为：
h hl
xc l
ht
1
xc l
hl，ht分别是层流和湍流层的平均表面传热系数， xc是流态转折点的高度，l为壁面的总高度
整个壁面的平均表面传热系数可以通过以下实验关联式计算：
Nu Ga1/3 58 Prw1/ 2
Prw/ Prs
Re 1/ 4 Re 3/ 4 253
第十四章 超超临界锅炉水动力特性要点
第十四章超超临界锅炉水动力特性超临界锅炉的一些问题是由于工质特性的变化引起的，要理解超临界锅炉的特点，首先要对超临界压力时工质的特性变化有较多的了解。
由于汽水密度差在超临界压力时消失，所以无法进行汽水分离，决定了超临界压力不能使用带汽包的具有水循环的锅炉。
只能使用直流锅炉或其它类似于直流锅炉的锅炉。
另外，超临界压力锅炉在低负荷运行时将在临界压力以下工作，因此，亚临界锅炉常常出现的一些问题，超临界压力锅炉也无法避免。
随着工质压力的升高，饱和温度升高，汽化潜热减小，当压力升高至22.12MPa时，水在374.15℃直接变为蒸汽，汽化潜热为零，该相变点温度称为临界温度。
工质压力超过临界压力后，相变点温度相应升高，与压力对应的相变点温度称拟临界温度。
工质低于拟临界温度时为水，高于拟临界温度时为汽。
汽、水在相变点的热物理性质全都相同。
超临界压力下，对应一定的压力，存在一个大比热容区。
进入该区后，比热容随温度的增加而飞速升高，在拟临界温度处达到极限值，然后迅速降低。
压力越高，拟临界温度向高温区推移，大比热容特性逐渐减弱。
在超临界压力的大比热容区内，工质比体积、粘度、导热系数等也都剧烈变化，离开大比热容区后则变化趋缓。
除了比热容以外，上述参数的变化都是单方向的，随着温度的升高，比体积增大，粘度、导热系数降低。
第一节锅炉受热面的管壁温度1.管壁温度计算当炉管壁有热量传递时，沿壁厚各点的金属温度将不同。
校核元件是否超过材料的允许氧化极限速度时，应按外壁温度(当热量向内传递时)计算，而校核元件强度时，则应按沿壁厚温度的平均值计算，因强度计算是按壁厚的平均应力考虑的。
圆筒形炉管沿壁厚的温度分布呈抛物线形状，但为了简化计算，取元件内外壁温的算术平均值，称为“计算壁温”，来选取材料强度特性或许用应力以进行强度计算。
由传热学可知，对于均匀受热的圆筒形炉管的壁温：式中twb、tnb－管壁外壁与内壁温度，℃；tg－水垢层内壁温度，℃；tj－介质度，℃；q—炉管外壁单位面积热负荷，kW／m2；Dw、Dn—炉管外径，内径，m；β＝Dw/Dn—炉管外径与内径的比值；Sg—水垢层的厚度，m；λ、λg一管壁金属及水垢的导热系数，kW／m．℃。
三种传热形式
对流换热：流动旳流体与温度不同旳固体壁 间接触时旳热量互换过程
Convection heat transfer
对流换热旳特点
对流换热与热对流不同，既有热对流，也 有导热；是导热与热对流同步存在旳复杂 热传递过程
必须有直接接触（流体与壁面）和宏观运 动；
50)K 0.41)(m2
K)/W
368.9W/m2
29
ti t1 q
i
i1 i1
t2
t1
பைடு நூலகம்
q
1 1
=50 0℃ -368.9 W/m2×0.21=422.5
℃
t3
t2
q
2 2
t1
q
1 1
2 2
=500℃-368.9W/m2×(0.21+0.60) =201.2℃
讨论： 斜率旳大小与热导率旳关系？？？
第二层：
q
2 2
(t2
t3 )
t3
t2
q
2 2
第j层：
q
j j
(t j
t j1)
tj
t j1
q j1 j1
t1
q
j
j1 j1
25
二、经过圆筒壁旳一维稳态导热
1. 微元圆筒壁旳热流量
2l t1 t2
ln(d2 / d1) 2. 单位管长旳热流量
热流密度 与 半径 r 成反
比！
流动边界层与热边界层旳情况决定了热量传递过程和边界层内旳温度分布
对流换热旳基本计算公式——牛顿冷却公式
对流换热量旳大小与壁面面积、 流体与壁面间旳温差成正比。