石墨換熱器的相變換熱與兩相流效率

發(fā)布時(shí)間：22-03-19 瀏覽量：

對(duì)于石墨換熱器要實(shí)現(xiàn)熱能的傳遞，熱交換器的作用不容忽視。根據(jù)冷凍技術(shù)中特殊的工作條件，大多數(shù)情況下都采用間壁式石墨換熱器，其中尤以傳熱元件為管件的換熱器在冷、冷等設(shè)備中應(yīng)用很為廣泛，歷史悠久。由于圓管加工簡(jiǎn)單，技術(shù)成熟，市場(chǎng)上易于獲得，并能在較大的壓力和溫度范圍內(nèi)可靠地工作，甚至在工況不穩(wěn)定時(shí)。在熱應(yīng)力沖擊管中，外部加翅片，加上所需的翅片，達(dá)到強(qiáng)化傳熱的目的，使整個(gè)石墨換熱器具有較高的傳熱效率，體積小、重量輕、流阻��；根據(jù)使用要求的不同，管式石墨換熱器的結(jié)構(gòu)形式多種多樣，綜合起來(lái)又可分為列管式、盤(pán)管式和立式管式。舉例來(lái)說(shuō)，在制冷技術(shù)中，蒸發(fā)器；在空氣分離設(shè)備中使用的冷凝蒸發(fā)器等。采用平面或空間交叉圓盤(pán)換熱管的各種盤(pán)管石墨換熱器，廣泛應(yīng)用于制冷、低溫設(shè)備中。

石墨低溫?fù)Q熱器與相變熱之間存在著大量的兩相流動(dòng)，一方面是因?yàn)榈蜏厥�墨換熱器具有較高的傳熱效率和較高的熱流；另一方面由于低溫流體在生成、貯運(yùn)、熱交換過(guò)程中很容易產(chǎn)生相變。這類(lèi)轉(zhuǎn)變熱過(guò)程不僅包含沸騰、凝結(jié)模式，而且大量處于熱傳導(dǎo)機(jī)制十分復(fù)雜的兩相強(qiáng)制對(duì)流換熱和近臨界區(qū)對(duì)流換熱工況。但石墨低溫?fù)Q熱器傳熱有其自身的特點(diǎn)，低溫下物性變化劇烈。在低溫下工作的質(zhì)物性隨著溫度、壓力的變化而變化很大，因此，一般熱傳遞中給出的對(duì)流能量方程的定物性不能任意援用，限制了對(duì)數(shù)等差的應(yīng)用。具體地說(shuō)，石墨換熱器常常在接近熱力學(xué)臨界狀態(tài)附近停止傳熱，近臨界區(qū)物性隨溫度變化，壓力變化異常劇烈，這與普通常規(guī)換熱器不相適應(yīng)。低溫?zé)醾鲗?dǎo)主要涉及變導(dǎo)熱系數(shù)熱傳導(dǎo)和很容易在低溫下形成的結(jié)晶堆積物具有各向異性的多維熱傳導(dǎo)問(wèn)題。此外，低溫設(shè)備、低溫石墨換熱器多工作在遠(yuǎn)低于環(huán)境溫度的工作條件下，因此設(shè)備的熱絕緣、支撐導(dǎo)熱所接觸到的高真空絕熱、多層絕熱絕熱、粉末、絕熱泡沫、異形變截面長(zhǎng)桿導(dǎo)熱等都觸及了具有特性的低溫?zé)醾鲗?dǎo)。在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域中，石墨熱交換器的應(yīng)用日益廣泛。