基于气侧强化换热技术的间壁式气体-散料换热器.pdf

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1、Vo1．29No．5冶金能源Sept．2010ENERGYFORMETALLURGICALINDUsTRY47基于气侧强化换热技术的间壁式气体一散料换热器夏德宏张艳尚迎春肖琳姝(北京科技大学热科学与能源工程系)摘要目前工业中气体一散料多为直接换热，这种换热方式对易与换热介质发生不良反应、粒度较细的散料不适用，因此着眼于气体一散料的间接换热，首先研制了一种气体侧强化换热插件——金属纤维多孔体，并采用FLUENT软件对其传热与流动特性进行研究，然后开发了问壁式气体一散料换热器，、其换热高效、结构紧凑，已在工业上成功应用。关键词散料余热回收强化换热

2、数值模拟Indirectheatexchangerofgasandfine—-powderbasedonheattransferenhancementingassideXiaDehongZhangYanShangYingehunXiaoLinshu(UniversityofScienceandTechnologyBe!jing)AbstractInindustry，theheatexchangebetweengasandfine—powderismostlydirect，andthismearl8isnotapplicableforthefi

3、ne—powderthatisapttoreactwiththeheattransferringmediumoritsgranularityistoofine．SothisarticlefocusesOHtheindirectheatexchangemeans．Firstanewtubeinsert—·porousbodyofmetalfiberWaSdevelopedwhoseheattransferandflowcharacteristicsWasstud-·iedbyusingthesoftwareFLUENT．Thenanindire

4、ctheatexchangerofgasandfine—powderwithtom·pactstructureandhighlyheattransfereficiencyWasdesigned，whichhasbeenappliedsuccessfullyinindustry．Keywordsfine—powder~wasteheatrecoveryheattransferenhancementnumericalsimulation．目前工业生产中对气体显热及液体显热的回气体一散料强化换热可分为气体侧强化换热及固收效率较高，而对余热量更大的高

5、温固体散料的体侧强化换热，由于一般固体的导热系数大于气余热回收率较低¨j。工业应用成熟的固体散料体的导热系数，气固换热的瓶颈在于气侧。其中热回收设备主要有流化床式、回转窑式、简式、气体侧的强化换热的研究目前多集中于处理表篦式J、热管式【3I4】、壳管式J，其中前四种面、粗糙表面、扩展表面、扰流元件等技术手形式采用直接换热技术，换热效率高，但是不适段l6】，大多制作复杂、不易更换、与管壁接触于粒度较细、易与换热介质发生不良反应的散不良或使阻力损失大幅增加。该文希望开发一种料，而后两种由于造价高和强化传热效果有限，综合性能高且易更换的气侧强化传热

6、插件，研究均没得到广泛应用，因此研究气体一散料的强化其传热与流动特性，并在此基础上开发出一种新换热、开发出实用的间壁式气体一散料换热器对型的气体一散料换热器。加速散料余热回收的进程具有重要意义。问壁式1间壁式气体一散料强化换热的研究收稿13期：2010—05—04管内插件是一种有效的强化换热方式，为克夏德宏(1963一)，教授；100083北京市海淀区。服目前绝大部分管内插件与换热管壁接触不良的冶金能源V01．29No．548ENERGYFORMETALLURGICALINDUSTRYSept．2010问题，提出了一种新型的管内插件——金属纤

7、维从图1可以看出，随着尺e数的增大，两种多孔体。金属纤维多孔体是由一定直径的钢丝弹换热工况的Nu数都增大。在相同Re数下，换簧沿着一条涡旋线织成的弹性体，可迫使气体分热管内置入金属纤维多孔体后的Nu数远大于换子微团在传热和流动方向上不断做复杂的三维宏热光管的Nu数，在忍数分别为3000、4000、观混合流动，使气体在低流速下转变为湍流。多5000、10000、20000、30000、40000、50000时．孔体具有极高的比表面积，以纤维直径为3mm、两值之比分别为5．56、4．67、4．o4、3．1、孔隙率为98％的金属纤维多孔体为例，其比

8、表2．26、1．9、1．67、1．52。可见Re数较低时，置面积可达1300，可大幅增大气体的换热面积，人金属纤维多孔体的强化换热效果非常明显，随因此具有很好的换热