强化传热与自清洁技术―洁能芯

提高传热和自清洁技术-清洁核心，说明：摘要：介绍清洁核心的背景，提高传热和自清洁原理，实验分析“清洁核心”的传热和自清洁效果，以电气行业为例，说明“清洁核心”在火电厂冷凝器中的实际应用。背景，能源是国家经济可持续发展的重要保证。但是，当今世界主流能源煤炭、石油、天然气等化石能源在大规模利用的过程中，对人类的生存环境造成了巨大的污染，同时也面临着自身的枯竭。为此，开发了高效的传热技术和设备，探索了提高能源利用效率的多种方法。新开发的多种技术可以提高传热能力，但由于长期运行而积累的污物，大部分加固官将陷入尴尬的境地。为了更好地解决凝汽器强化传热和灰尘问题，北京化工大学杨伟民教授领导的团队发明了一种具有双重功能的转子组合传热设备清洁核心，它可以在线自动去除污垢，提高传热。即可从workspace页面中移除物件。由固定装置、转子和支撑轴等部件组成的清洁核心的配置。两个保持架分别固定在传热管的两端。转子的外观有蜗牛，转子有中心孔。支承轴通过转子的中心孔固定在两个固定装置上。在换热器传热管内放置多个转子，转子的总长度略小于传热管的长度。转子的外径小于传热管的内径，转子的中心孔直径略大于支承轴的外径，支承轴的中心线与传热管的中心线基本一致。传热和自清洁原理、原理图、安装室图、清洁核心原理摘要、清洁核心在管内介质的冲击下快速旋转，使介质从层流转换为螺旋运动为主的复杂行为。此流有助于提高管内介质的湍流程度，增加介质内的热交换，从而达到强化传热的目的。清洁核心的旋转运动可以完全刮除传热管内壁的灰尘，对污垢有明显的预防作用，可以自行清洁。1、速度场分布管换热器、普通传热管(光管)内的流体基本上沿轴向直线流动，可以考虑三个方面。但是，内置“清洁核心”的传热管的模拟结果表明，如图1所示，管内流体的流动发生了显着变化，是整体规则的三维螺旋旋转流。螺旋流动状态加剧了流体湍流强度和边界层的扰动，防止尘埃沉积，提高了传热，起到了清洁的作用。图1的管内介质的全螺旋流场，图2是横截面的切向速度分布图。在示意图中，流线分为两部分，在转子边缘和管道壁之间的区域内，可以清楚地看到流线流向环绕的螺旋，切线速度加快(颜色从蓝色到红色表示速度值从慢到快)，边界层的停留状态发生变化，导致边界层严重扰动，从而在管内实现自清洗效果。转子宽度内的流体在转子的转换作用下具有相当大的轴向速度和切向速度，切向速度成分产生的离心力倾向于流体中间区域密度大的冷流体向外流动，与边缘附近密度小的热流体混合，从而更有效地提高传热效率，强化传热。图2的截面上的切向速度分布，2，压力分布如图3所示，这里可以看到压力从进口到出口减少的趋势。根据能量转换原理，流体通过热交换管道时，部分能量被传递给转子，部分能量用于克服流动阻力，出出口时流体的能量减少，压力也相应减少。旋转轴附近的压力比较低，管长度增加，螺旋的流动逐渐形成，甚至相对压力变为负值，因此流体倾向于在离心力的作用下向外流动，内部压力减小或负压形成，在这里流体必须发生二次流动，因此可以增加流体的径向扰动，以改善传热。图3传热管的压力分布，3，温度场分布，图4表明，换热器的管流体随机平行于管壁的截面温度分布，流体快速变化，传热效果更好。图4，图5是进入热管表面的传热系数分布，在出口处表面传热系数较高，在出口方向逐渐减小，但整个表面传热系数分布相对均匀，约为1.4103W/(m2.k)，光管表面传热系数随管道长度的增加而迅速减小，因此对提高换热器效率至关重要。通常，增加管道长度以提高传热效率，但是如果表面传热效率沿管道长度下降得太快，则增加管道长度的效果将显着降低。因此，表面传热系数分布的改善也是有效的传热强化措施。图5传热系数分布结果，通过上述计算机模拟实验分析，内置转子组合传热装置-“清洁核心”的换热管内介质流场发生了根本变化，流体的流动由普通直线流变为规则的三维螺旋旋转流。在转子与管壁之间的环缝区域，流体具有明显的切向运动的螺旋环绕流，切向速度随半径的增加而减少，轴向速度随半径的增加而增加，有效减少边界层厚度，打破管壁的层流边界，抑制灰尘沉积和微生物繁殖，实现自清洁效果，在传热过程中大大消除污垢热阻。转子的扰动会提高流体的湍流强度，有助于对流换热过程的改善。流体内部轴附近的负压现象有利于二次流的形成，可以增加流体的径向扰动，进一步改善传热。应用，大唐集团发电厂2号汽轮发电机凝汽器b侧安装管道组合转子扰流传热强化装置，效果显著经济效益。安装管道组合转子扰流板强化传热装置后，凝汽器端差降低2.79，真空为2.97kPa增加。冷却剂流量减少了9.8%。冷凝器在相同的进气温度、相同的真空状态下安装管组合转子扰流强化传热装置后，负载比安装前装置多19.7%。安装管道组合转子扰流强化传热装置后，凝汽器水阻在工程许可范围内增加了1.99m的水流。目前“清洁核心”为大唐集团的工厂200兆瓦单位，国电集团的工