热管式空气预热器的调研--本科生毕业设计

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1、本科生毕业设计调研报告毕业设计调研报告所属学院：能动学院学生班级：热能1201姓名：梁辰学号：3120202014指导老师：吴鸽平本科生毕业设计调研报告2016年6月热管式空气预热器的调研摘要：热管是一种新型的传热元件，以内部工质相变实现热量传递，传热效率较高，由其组成的换热器具有换热能力强、管壁温度便于调节等特点。热管空气预热器应用于锅炉，节能经济效益相当显著。近些年，由于热管技术的不断完善，热管式空气预热器在电站锅炉上得到了更多的应用。本文从热管式空气预热器的应用现状、特点等方面对其进行调研，以期设计出满足实际使用要求的高效热管式空气预热器。关键词：空气预热器原理特点现状设计1.

2、现状热管是一种新型高效的传热元件，在60年代首先被应用于宇航技术中，70年代国外又在电子、机械、石油、化工等方面有了广泛的应用。近几年，由于能源短缺，用热管组成换热器进行热能回收的工作得到了迅速的发展。热管空气预热器是一种新型的节能设备，它利用烟气的废热来加热进炉的空气，对于提高炉子的热效率，节省燃料具有重要的作用。它与钢管预热器、回转式预热器等其他类型的预热器相比，具有体积小、质量轻、效率高的特点，它的运行成功，受到了各方面广泛的重视。2.工作原理本科生毕业设计调研报告图1热管结构示意图图1为典型的热管示意图，它是一个封闭的管壳或壳体，形状可以是各式各样的，其内表面镶套着多孔毛细吸

3、液芯，吸液芯浸满液相工质，热管的其余空间则容纳着汽相工质。外热源在蒸发段把热量加进去，使该段的工质蒸发。由此造成的压差把蒸汽从蒸发段驱送到冷凝段，在这里蒸汽进行凝结，井把汽化潜热释放出来，蒸发消耗了液相工质，而毛细压力把凝结下来的液相工质又送回到蒸发段，重新进行蒸发。这样，热管连续不断地把汽化潜热从蒸发段传送到冷凝段，而不烧干吸液芯。只要工质流动的通道不被阻塞，并维持住足够大的毛细压力，这个过程就将继续进行下去。1.热管的结构与类型3.1热管的结构典型的热管包括壳体、工质和吸液芯三部分。(a)壳体壳体的作用是把工质与外界隔开，因此要防漏、耐压，并能向上质传热以及把工质的热量传出。对壳

4、体的要求主要是：1)与工质有良好的化学相容性，以避免产生不凝结气体和腐蚀，影响热管的传热性能。2)导热系数高。3)承压性能好，机械强度高，易于机械加工。4)与工质有良好的浸润性。除上述要求外，价廉也是一个重要条件。实用上多采用碳钢、不锈钢、铜、铝、镍等材料，也可采用玻璃、陶瓷等非金属材料。壳体的形状和长度则视需要而定。本科生毕业设计调研报告(a)工质工质是热管中携带热能的工作物质。它应满足以下要求：1)在要求的工作范围内能产生相变，并具有合适的饱和压力。2)化学性能稳定，并与壳体和吸液芯有良好的化学相容性。3)能浸润壳体与吸液芯。4)高导热系数、高汽化潜热和高密度。5)低粘度和高表面

5、张力。(b)吸液芯吸液芯的作用是产生毛细力。吸液芯的材料可以与壳体相同，也可以不同。对吸液芯的要求是：1)与工质和壳体有良好的化学相容性。2)导热性能好。3)与工质有优良的浸润性。4)易于加工，能与内壁很好的吻合。基于以上这些要求，已经研制出许多类型的吸液芯结构，如图2所示。所用的材料为不锈钢、镍、铜及铝，并加工成具有一定尺寸范围的毛细孔。图2热管吸液芯的各种断面形状本科生毕业设计调研报告3.2热管的类型热管种类繁多，通常按工作温度、工质回流方式和热管形状不同进行分类。（a）按工作温度分类按工作温度，热管可分为以下五类：1)极低温热管，工作温度低于-200℃；2)低温热管，工作温度为

6、-200℃～50℃；3)常温热管，工作温度为50℃～250℃；4)中温热管，工作温度为250℃～600℃；5)高温热管，工作温度高于600℃。（b）按工质回流原理分类按工质回流原理，热管可分以下几类：1)管内装有吸液芯的热管吸液芯是具有微孔的毛细材料，如丝网，纤维材料、金属烧结材料和槽道等。它既可以用无重力场的空间，也可以用在地面上。在地面重力场中，它既可以水平传热，又可以垂直传热，传热的距离取决于毛细力的大小。2)热虹吸管，又称重力热管它是依靠液体自身的重力使工质回流的。这种热管制作方便，结构简单，工作可靠，价格便宜。但它只能用于重力场中，且只能自下向上传热。3)旋转热管热管绕自身

7、轴线旋转，热管内腔呈锥形，加热段设在锥形腔的大头，冷却段设在锥形腔的小头。在冷却段被凝结的工质依靠离心力的分力同流到加热段，其工作原理如图3所示。本科生毕业设计调研报告图3旋转热管原理图（c）按热管形状分类按热管形状可以分为管形、板形，室形，L形、可弯曲形等如图4所示。此外还有径向热管和分离型热管。图4热管形状分类a)管装热管b)室状热管c)板状热管d)径向热管e)L型热管f)可弯曲热管径向热管的内外层分别为加热段和冷却段，热量即可沿径向导出，也可以由径向