资讯 内容
+

分液不锈钢冷凝器的研究现状

发布时间:2016年8月18日    

压降对不锈钢冷凝器注能和系统综合性能的影响很大,平行流不锈钢冷凝器则通过在合适位置安装隔板将管路分为多个流程,使得单管流速降低从而减小不锈钢冷凝器压降。通过改变流程结构平行流冷凝器的流动过程和换热更为协调,每个流程的平均蒸汽速度大小相当,有效容积得到,合理利用。流量分配是否均匀对冷凝热力特性影响很大,然而平行流冷凝器存在气相与液相工质密度差异造成的流量分配不均问题,Marchitt研究了两相流工质在水平联箱内的流量分配,实验结果显示发现不同的工况对冷凝器的流量分配影响很大。平行流冷凝器除了很难设计一个多流程管路能在一定的运行工况范围保持较佳性能,单管流速的降低也造成了冷凝传热性能受到了限制。

较近清华大学彭晓峰教授从冷凝换热原理入手,根据“汽液分离”思路提出了一种新型冷凝器设计方法。通过短管效应和对冷凝产生的气液共存流体的有效分离,提过冷凝过程的干度,并根据质量流速对管内压降的影响采用平行流布管方法,大幅度降低流动阻力,且可有效避免由温度分布不均匀导致管段失效或换热器整体性能衰减的问题。这种分液冷凝器的基本结构如图I-l。分液式不锈钢冷凝器分气液两相区使用联箱连接,联箱的隔板设置了多个0.5~2mm的小孔进行汽液分离,结构如图中圆形部件。通过隔板小孔排掉的不锈钢冷凝液通过多孔结构流到联箱底部,进下一流程的高干度换热工质继续放热凝结过程。

彭晓峰等把实际供热系统中的不锈钢冷凝器换为设计出的分液冷凝器进行实验研究,发现与传统不锈钢冷凝器相比同样换热能力分液不锈钢冷凝器的体积和面积分别下降了50%和25%以上。陈颖等在分液冷凝器机理、分液芯工艺方法、管程设计方面开展了深入研究,实验得到风冷分液不锈钢冷凝器同等条件下压降比直排管冷凝器降低了77.1%—81.4%,比平行流冷凝器低57.3%~64.6%;研究匹配的分液冷凝空调系统与原系统在相当的能效比和制冷能力下,冷凝换热面积相对减少31%,制冷剂充注量相对减少27%;通过实验和计算得出微通道分液不锈钢冷凝器的惩罚因子(PF)与普通平行流冷凝器相比降低了17.5%~22.6%。这种新型不锈钢冷凝器也可通过数学模型和计算机模拟方法探究其管程、隔板孔径的设计方法和综合性能,针对分液不锈钢冷凝器的毛细作用综合考虑静压、重力、密度、毛细压力、切应力等参数对气液分离的影响,可建立稳定流动下的维数学模型,计算结果表明孔数、孔径及组合对汽液分离的影响及其重要,而孔径和孔数的不同组合方式对汽液分离影响的规律性比较随机;针对分液不锈钢冷凝器中设置的多孔隔板气液分离集流管,可利用数值模拟方法研究制冷剂R134a气液两相流在联箱中的气液分离特性,讨论多孔隔板对于气液分离效率和多支管中气相分布均匀性的影响,模拟结果表明在一定工况下,多孔隔板结构可实现多支管联箱内的气液分离,且有助于提高联箱出口气体的分配均匀性:针对分液不锈钢冷凝器管程理论设计方法可利用计算机编程进行优化计算,计算结果表明不同的管程设计方案中,管内制冷剂流量分配的均匀性存在较大的差异,得到均匀性越好,其综合热力性能越优。

综上所述,摹于改变内部流程结构的分液不锈钢冷凝器可同时提升换热系数又有效控制压降,相比平行流分流和细小通道、管内强化等方式更有优势。然而分液不锈钢冷凝器的研究刚刚起步,还局限于内部传热过程的强化,尚缺乏从换热设备整体或者包含这些换热设备的系统的角度出发来强化性能和优化结构。考虑冷凝换热设备在ORC系统中的重要性以及分液不锈钢冷凝器在提高换热系数和控制压降方面的综合优势,以ORC系统目标驱动的分液不锈钢冷凝器强化过程将有助于提升ORC冷凝设备及系统的综合性能,有效保证冷凝过程强化方法带来的自身收益和系统优化效果。

COPYRIGHT © 2015-2020 版权信息:淄博千盛化工设备有限公司
技术支持:酷玛网络   备案号: 鲁ICP备2023007518号-1

手机版      电脑版

Baidu
map