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擾流子元件
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擾流子元件
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研究表明,加入到換熱器換熱管中的擾流子添加物可以使換熱管內流動的液體產生明顯的螺旋運動。換句話說,在換熱器換熱管中加入擾流子添加物,就相當于在換熱器換熱管中加入空隙率ε≥95%的多孔體,當換熱器換熱管中流動的液體流經這些擾流子添加物以后,流道內將產生明顯的彌散流動效應,在低雷諾數下(Re≥300),由于彌散流動的促進,使換熱器換熱管中的液體轉變為湍流。湍流狀態的流動液體其總熱阻是所有流態液體中最小的,由于換熱器換熱管中湍流狀態的流動液體熱阻非常小,所以,換熱器的傳熱系數(K)值將大大增加。在高的傳熱系數(K)值狀態下,換熱器中擾流子強化傳熱的效果就會非常明顯。
擾流子強化傳熱的特

1在換熱管中加擾流子添加物,最明顯的特點就是大大增強了換熱管內側的換熱系數。試驗表明,在換熱器換熱管中加擾流子添加物,換熱管內側換熱系數可比光管提高3.5倍以上擾流子強化傳熱除了減少金屬消耗,它還可以提高工廠熱能利用效率,降低能耗。目前,一些設計追求高熱強度,而管殼式換熱器由于傳熱效率低,設計中采用的主要手段是選擇提高對數平均溫差,這要導致能耗的大幅度增加。

2采用擾流子強化傳熱,另一優點就是可有效地抑制污垢的生成。結垢是換熱器非常棘手的問題。污垢使傳熱效率下降,它的導熱性能差,只有鋼的1/301/50。對碳鋼管油冷卻器,當水垢厚度達到2mm時,將比新制無垢時的運行效率下降30%。美國傳熱研究公司對換熱器的污垢問題進行了多年的研究,發現污垢的形成、生長,主要與介質溫度和流速有關,介質溫度越高,介質與壁面溫差越大,流速越低,越易形成污垢。為了消除管側污垢,國外一些廠家通過提高管內流速(V1213m/s),但這帶來過高的壓降,能耗很大。采用擾流子強化傳熱的換熱器,設備管側的污垢顯著減少。首先,由于流體的彌散流動,介質的溫度梯度較小,抑制了污垢的形成、生長;其次,由于彌散流紊動度很高(擾流子強化相當于靜態攪拌器),流體中的雜質不易沉積成垢。

3使用擾流子強化傳熱換熱器的清洗十分方便。短時期清洗時,可不抽出強化元件,用水速為V0.8m/s的清水沖刷管程即可。實驗表明。當水速達到0.8m/s時,水流將產生強烈的彌散渦流,對管壁有很強的沖刷效應。因此,可以比較干凈地除掉擾流子及管壁上的垢物。如果長時間運行后清洗,可抽出強化元件,分別清洗擾流子與管壁,這也很便于實施。

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