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新型高效冷卻器技術(shù)進(jìn)展及其應(yīng)用

發(fā)布時(shí)間：

2018/10/29

引言由于制造工藝和技術(shù)水平的限制，早期的冷卻器只能采用簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)，傳熱面積小、體積較大、笨重，如蛇管式冷卻器等。但隨著制造工藝的發(fā)展，慢慢的出現(xiàn)了管殼式冷卻器的，這種冷卻器的單位體積具有較大的傳熱面積，而且傳熱效果較好，長(zhǎng)期以來在工業(yè)生產(chǎn)中已成為一種典型的冷卻器，到了20實(shí)際20年代又出現(xiàn)了板式冷卻器，以板代管制成的冷卻器，結(jié)構(gòu)緊湊、傳熱效果好。傳統(tǒng)的冷卻器種類繁多，也沒有一個(gè)統(tǒng)一的劃分方法，目前主

　　引言由于制造工藝和技術(shù)水平的限制，早期的冷卻器只能采用簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)，傳熱面積小、體積較大、笨重，如蛇管式冷卻器等。但隨著制造工藝的發(fā)展，慢慢的出現(xiàn)了管殼式冷卻器的，這種冷卻器的單位體積具有較大的傳熱面積，而且傳熱效果較好，長(zhǎng)期以來在工業(yè)生產(chǎn)中已成為一種典型的冷卻器，到了20實(shí)際20年代又出現(xiàn)了板式冷卻器，以板代管制成的冷卻器，結(jié)構(gòu)緊湊、傳熱效果好。傳統(tǒng)的冷卻器種類繁多，也沒有一個(gè)統(tǒng)一的劃分方法，目前主要的劃分方法有：

　　新型高效冷卻器

　　按照熱流體與冷流體的流動(dòng)方向來分：順流式、逆流式、錯(cuò)流式、混流式。

　　按照傳送熱量的方法來分：間壁式、混合式、蓄熱式等三大類。其中間壁式冷卻器的冷、熱流體被固體間壁隔開，并通過間壁進(jìn)行熱量交換的冷卻器，因此又稱表面式冷卻器，這類冷卻器應(yīng)用最廣。

　　間壁式冷卻器根據(jù)傳熱面的結(jié)構(gòu)不同可分為管式和板面式。管式冷卻器以管子表面作為傳熱面，包括套管式冷卻器和管殼式冷卻器等;板面式冷卻器以板面作為傳熱面，包括板式冷卻器、螺旋板冷卻器、板翅式冷卻器、板殼式冷卻器和傘板冷卻器等。目前屬管式冷卻器和板面式冷卻器的應(yīng)用范圍最廣。

　　新型高效冷卻器的技術(shù)進(jìn)展

　　所謂新型高效冷卻器是指在傳統(tǒng)的冷卻器基礎(chǔ)之上通過強(qiáng)化傳熱技術(shù)來提高冷卻器的換熱效率，減少換熱過程中的能量損失。就強(qiáng)化傳熱技術(shù)來說，主要是力求使換熱設(shè)備在單位時(shí)間內(nèi)、單位傳熱面積傳遞的熱量盡可能增多，從大的方面來說強(qiáng)化途徑不外乎三個(gè)：提高傳熱系數(shù)、擴(kuò)大單位傳熱面積、增大傳熱溫差。

　　管式冷卻器的傳熱強(qiáng)化

　　管式冷卻器的傳熱強(qiáng)化主要包括管程的強(qiáng)化和殼程的強(qiáng)化。

　　管程的傳熱強(qiáng)化

　　管程的強(qiáng)化傳熱通常是對(duì)光管進(jìn)行加工得到各種結(jié)構(gòu)的異形管，如螺旋槽紋管、橫槽紋管、波紋管、低螺紋翅片管(螺紋管)、螺旋扁管、多孔表面管、針翅管等，通過這些異形管進(jìn)行傳熱強(qiáng)化。例如：

　　螺旋槽紋管管壁是由光管擠壓而成，如圖 1 所示，有單頭和多頭之分，其管內(nèi)強(qiáng)化傳熱主要由兩種流動(dòng)方式?jīng)Q定：一是螺旋槽近壁處流動(dòng)的限制作用，使管內(nèi)流體做整體螺旋運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的局部二次流動(dòng);二是螺旋槽所導(dǎo)致的形體阻力，產(chǎn)生逆向壓力梯度使邊界層分離。螺旋槽紋管具有雙面強(qiáng)化傳熱的作用，適用于對(duì)流、沸騰和冷凝等工況，抗污垢性能高于光管，傳熱性能較光管提高 2～4 倍。

　　對(duì)波紋管按流體力學(xué)觀點(diǎn)分析：在波峰處流體速度降低，靜壓增加，在波谷處流速增加，靜壓降低。流體的流動(dòng)在反復(fù)改變軸向壓力梯度下進(jìn)行，產(chǎn)生了劇烈的漩渦，沖刷流體的邊界層，使邊界層減薄。因此用波紋 管做換熱管從理論上講：由于波節(jié)的存在，增加了對(duì)管內(nèi)流體流動(dòng)的擾動(dòng)，使波紋管具有較好的傳熱效果，但流動(dòng)特性不如光管的好。在低雷諾數(shù)下，波紋管的換熱與阻力性能比明顯好于光管;在高雷諾數(shù)下，波紋管與光管的換熱與阻力性能比非常接近。