热3021热虹吸换热组件传热性能的试验研究

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1、编号：热3021热虹吸换热组件传热性能的试验研究靳明聪重庆大学热工教研室中国工程热物理学会第一届热管会议传热传质学会一九八三年八月12热虹吸换热组件传热性能的试验研究重庆大学热工教研室靳明聪摘要本文介绍了排气组合式热虹吸换热器。对其换热组件进行了传热性能、充液量和负荷不均匀程度对正常工作影响的试验研究。结果表明：组件不仅具有单支热虹吸管的优良性能，而且有较强的自动均载能力。组件输热量大，内阻随充液量的增多而加大。组件存在“迁移极限”，它与充液量有关。符号：di钢管内径，cm；Fc，Fe冷却段，加热段的有效面积，cm2；l有效充液高度，

2、cmlc，le冷却段，加热段平均长度cmL充液高度Q1，Q2输入组件的热量及组件绝热层外表面的散热，WQe组件加热段有效传热量，WQmax，Qmin组件各管中最大及最小的传热量，Wqc，qe组件冷却段，加热段径向热流密度，W/cm2teo组件加热段外壁平均温度，℃tei组件加热段内壁平均高度tco组件冷却段外壁平均温度tci组件冷却段内壁平均温度Ri组件内阻℃/WV1组件下联管容积V组件总充液量组件的最大负荷平均度12引言由于废热存在的普遍性及低品位性，致使利用余热的换热器必须具有热回收率高，结构简单，成本低廉，易于推广等特点，碳钢—

3、水热虹吸式热管换热器从结构原理上能满足以上基本要求，但是碳钢—水的化学不相容性问题须待解决。围绕克服碳钢—水化学不相容性的障碍，国内外研究者进行过不少工作，归纳起来大多按以下办法：或是物理处理法，在钢管内壁进行喷镀或电镀铜，也可使用钢铜复合管，避免碳钢与水直接接触；或是化学处理法，对钢管内壁进行予处理及在水中加入缓蚀剂，延缓钢管内表面腐蚀。这两种方法国内虽然已有成功使用的例子，但实施起来工艺较为复杂，而且处理效果是否能在长期运行中保持，尚须证实，再则，单支热管的制造技术要求高，首先必须要有高度气密性，其次必须予先建立真空，管内清洗过程

4、要求也很严格，这整套工艺过程将使换热器造价至少提高20%。针对这一情况，我们根据既要保持热管工作的优良特性，又要甩掉单支热管密封容器的技术要求，还要免除不相容性的后顾之忧，得到事后，简单，运行，高于管液的，构思了碳钢—12水排气组合热虹吸换热器，它具有排气装置的热虹吸换热组件组合而成，如图1所示，其中，每个组件的基本部分是若干支带肋片的钢管，它们两端均焊接于连通管上，使其上、下彼此相通。上联管中部装有排气装置及进水阀，下联管与排液阀相连。中间隔板将烟气与空气分隔开。该型换热器的特点是：1、具有一般热管换热器的主要优点，结构紧凑，阻力小

5、。2、组件具有较强的自动均载能力，能在沿流道加热或冷却不均的条件下，正常工作。3、定制按需要排放不凝性气体，解除不相容性的后顾之忧。4、制造简单，壳材采用碳钢，工作使用水，不作气密性检查，也不用抽真空。制造工艺与一般热管换热器相比大大简化，凡能制造承压容器的厂家均能生产。制造成本将比一般热管换热器大幅度降低，更加易于普及。为了对该型换热器增强感性认识及对工业试验装置提供设计依据，我们研制了碳钢—水排气热虹换热组件，对四管组件的传热性能，充液量与负荷不均匀程度对其正常工作的影响，进行了试验研究。以下将报告试验研究结果。试验装置试验用碳钢

6、—水排气热虹吸换热组件，由4根φ25×2.5×750mm的无缝钢管组成。每根管子上端（冷却段）套装有50片φ25×1mm的翅片，其间距为6mm，下端（加热段）无翅片，4管上、下管口分别焊于φ38×4×350mm的联管上，形成一上下连通的组件（工作时，4管汽室，液室各自相通）。组件上联管中部装有排气装置，左上侧有进水管与上联管相通，下联管右下侧有排液管与下联管相连。φ6×1.5×3mm的紫铜管3支，2支经上联管插入组件1、3管冷却段250mm深处，1支经上联管左端插入上联管160mm深处，供测量蒸汽温度用。12采用电加热法。电热丝用玻纤

7、管良好绝缘后，均匀密绕在组件加热段外管壁上，外部用耐火棉及石棉绝热。为便于测温，石棉层外表面用紫铜包裹。电源经自动调压器、电子交流稳压器、调压器引入，加热功率用0.5级电流、电压表测量。冷介质为空气。把组件置于风道中，空气被风机抽吸引入风道，操作组件冷却段，风道试验段前装有测速仪，温度计，试验段前右装有微压计测组件压降。标准的镍铬—12镍硅热电偶48对，点焊在各测温点收，以测量组件加热段钢管外表面温度（12对热偶，每单管3对），冷却段钢管外表面温度（24对热偶，每管6对）和绝热层外壳温度（12对热偶，每管3对）。标准镍铬—镍硅铠装热电

8、偶3支，插入紫铜套管中测量蒸汽温度。组件外形如图2所示，热电偶热电势用0.02级电位差计测量，室温，风温用标准玻管温度计测量。热电势测试台示于图3中，从图4中可以看出组件与风道的装配情况。组件试验装置及测试系统原则线路图