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新型高效冷卻器技術進展及其應用
發(fā)布時間：
2018/10/29
引言由于制造工藝和技術水平的限制，早期的冷卻器只能采用簡單結構，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，結構緊湊、傳熱效果好。傳統(tǒng)的冷卻器種類繁多，也沒有一個統(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方向來分：順流式、逆流式、錯流式、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，這類冷卻器應用最廣。
間壁式冷卻器根據(jù)傳熱面的結構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用范圍最廣。
新型高效冷卻器的技術進展
所謂新型高效冷卻器是指在傳統(tǒng)的冷卻器基礎之上通過強化傳熱技術來提高冷卻器的換熱效率，減少換熱過程中的能量損失。就強化傳熱技術來說，主要是力求使換熱設備在單位時間內(nèi)、單位傳熱面積傳遞的熱量盡可能增多，從大的方面來說強化途徑不外乎三個：提高傳熱系數(shù)、擴大單位傳熱面積、增大傳熱溫差。
管式冷卻器的傳熱強化
管式冷卻器的傳熱強化主要包括管程的強化和殼程的強化。
管程的傳熱強化
管程的強化傳熱通常是對光管進行加工得到各種結構的異形管，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，通過這些異形管進行傳熱強化。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)強化傳熱主要由兩種流動方式?jīng)Q定：一是螺旋槽近壁處流動的限制作用，使管內(nèi)流體做整體螺旋運動產(chǎn)生的局部二次流動;二是螺旋槽所導致的形體阻力，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化傳熱的作用，適用于對流、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。
對波紋管按流體力學觀點分析：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。流體的流動在反復改變軸向壓力梯度下進行，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，增加了對管內(nèi)流體流動的擾動，使波紋管具有較好的傳熱效果，但流動特性不如光管的好。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。
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