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石墨换热器的相变换热与两相流效率是什么?

2021-09-23

对于石墨换热器要实现热量的传递,热交换设备的作用是非常重要的。根据冷冻技术中特殊的工作条件,大多数情况下采用间壁式石墨换热器,其中尤以传热元件为管件的换热器,广泛应用于制冷、低温设备中的换热器,历史悠久。由于圆管加工简单,工艺成熟,易于市场销售,能在广泛的压力和温度范围内可靠地工作,甚至在工作条件不稳定时,热应力冲击与机械传热管内外及内外翅片的加压作用,并能实现强化传热;可使整个石墨换热器的传热效率高、尺寸小、重量轻、流动阻力小;管式石墨换热器根据使用要求不同,具有多种结构形式,但根据使用要求不同,可将其划分为盘管式与盘管式换热器,但根据使用要求不同,其结构形式多样,可分为列管式与盘管式壳管式。如冷凝器、蒸发器、制冷技术中的蒸发器;用于空气分离设备的冷凝蒸发器等。采用平面或空间交叉圆盘传热管的各种盘管石墨换热器,广泛应用于制冷、低温设备中。


石墨换热器与相变热之间存在着大量的两相流动,一方面是由于低温石墨换热器的传热要求达到了高的热流密度;另一方面由于低温流体在生成、贮运、热交换过程中很容易产生相变。这类转变热过程不仅包括沸腾、冷凝的全部形式,而且大量处于热传导机制十分复杂的两相强迫对流换热和近临界区对流换热工况。但石墨低温换热器传热有其自身的特点,低温下物性变化剧烈。在低温下工作的质物性随着温度、压力的变化而发生明显变化,因此一般热传导中给出的对流能量方程的定物性不能任意援用,限制了对数均匀温差的应用。具体地说,石墨换热器常常在接近热力学临界状态附近停止传热,近临界区物性随温度、压力的变化异常剧烈,石墨冷凝器的一般常规变物关系式不适用。在低温热传导过程中,主要涉及变导热系数热传导和很容易在低温下形成的结晶堆积具有各向异性的多维热传导问题。此外,低温设备、石墨低温换热器多工作在远低于环境温度的工作条件下,因此设备的热绝缘、支撑导热所触及的高真空绝热、多层绝热粉末真空绝热、粉末、泡沫绝热、异形变截面长杆导热等都触及了具有特性的低温热传导问题。在国民经济各行业中,石墨换热器的应用日益广泛。


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