石墨换热器的相变换热与两相流效率

发布时间：22-03-19 浏览量：

对于石墨换热器要实现热能的传递，热交换器的作用不容忽视。根据冷冻技术中特殊的工作条件，大多数情况下都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在冷、冷等设备中应用很为广泛，历史悠久。由于圆管加工简单，技术成熟，市场上易于获得，并能在较大的压力和温度范围内可靠地工作，甚至在工况不稳定时。在热应力冲击管中，外部加翅片，加上所需的翅片，达到强化传热的目的，使整个石墨换热器具有较高的传热效率，体积小、重量轻、流阻小；根据使用要求的不同，管式石墨换热器的结构形式多种多样，综合起来又可分为列管式、盘管式和立式管式。举例来说，在制冷技术中，蒸发器；在空气分离设备中使用的冷凝蒸发器等。采用平面或空间交叉圆盘换热管的各种盘管石墨换热器，广泛应用于制冷、低温设备中。

石墨低温换热器与相变热之间存在着大量的两相流动，一方面是因为低温石墨换热器具有较高的传热效率和较高的热流；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含沸腾、凝结模式，而且大量处于热传导机制十分复杂的两相强制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、压力的变化而变化很大，因此，一般热传递中给出的对流能量方程的定物性不能任意援用，限制了对数等差的应用。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变化，压力变化异常剧烈，这与普通常规换热器不相适应。低温热传导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物具有各向异性的多维热传导问题。此外，低温设备、低温石墨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、支撑导热所接触到的高真空绝热、多层绝热绝热、粉末、绝热泡沫、异形变截面长杆导热等都触及了具有特性的低温热传导。在国民经济的各个领域中，石墨热交换器的应用日益广泛。