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石墨冷凝器
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石墨換熱器的相變換熱與兩相流效率

2019-08-29

    石墨換熱器要實現熱量的轉移,熱交換設備無疑起著十分重要的作用。基於製冷與低溫技術中的特定工作條件,絕大多數場合都是使用間壁式石墨換熱器,其中尤以傳熱元件為管子的熱交換器在製冷與低溫裝置中應用廣泛,曆史也為悠久。這是因為圓管加工簡單、工藝成熟、市場上容易得到、可以在很寬的壓力和溫度範圍內可靠地工作,即使在工況不穩定,熱應力衝擊與機械傳熱管內、外兩側加翅片,以及加出所要求的翅片形狀,以實現強化傳熱;可使整個石墨換熱器傳熱效率高、結構緊湊、尺寸小、重量輕、流動阻力也較小;管式石墨換熱器按照使用要求不同而具有多種結構形式,但綜合起來可以分為列管式與盤管式與立式殼管式。例如製冷技術中的冷凝器、蒸發器;空氣分離裝置中應用的冷凝蒸發器等。將傳熱管在平麵或空間內立交盤成的各種盤管式石墨換熱器廣泛地應用於製冷與低溫裝置中。

石墨冷凝器

    低溫石墨換熱器接觸到相當多的相變換熱與兩相流,這一方麵是由於低溫石墨換熱器傳熱請求達熱流密度;另一方麵也由於低溫流體在生成、貯運、熱交流過程中極易產生相變。這些相變換熱過程不隻包括一切的沸騰、冷凝方式,而且大量地處於傳熱機理非常複雜的兩相強迫對流換熱與近臨界區對流換熱的工況。但是低溫石墨換熱器傳熱畢竟有其特性,低溫下物性變化劇烈。低溫下工質物性隨溫度、壓力會有明顯變化,所以普通傳熱學中所給出的對流能量方程的定物性不能隨意援用,對數均勻溫差的運用也遭到限製。特別是低溫石墨換熱器傳熱常在接近熱力學臨界狀態區域內停止,近臨界區物性隨溫度、壓力變化異常劇烈,石墨冷凝器普通常規的變物性關係式也不適用。低溫熱傳導主要觸及變導熱係數熱傳導,以及在低溫下極易構成的結晶堆積物具有各向異性的多維導熱問題。另外低溫設備、低溫石墨換熱器多工作在遠低於環境溫度的工況下,所以設備的熱絕緣,支承導熱所觸及的高真空絕熱、多層絕熱粉末真空絕熱、粉末、泡沫絕熱、異形變截麵長杆導熱等都觸及頗具特性的低溫熱傳導問題。石墨換熱器正在越來越普遍地應用於國民經濟各個範疇內。


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