泡沫金屬具有質量輕、體積小、換熱面積大和熱導率高等特點。利用泡沫金屬優(yōu)秀的導熱性能及螺旋管的擾流能力,設計一臺帶有蓄熱功能的螺旋管式煙氣余熱回收裝置,以一臺400 kW柴油機煙氣數據為依據進行數值計算,考核裝置在不同螺旋尺寸下的換熱、蓄熱能力,并結合工程實踐考慮選取30 mm管徑、40 mm螺距的螺旋管設計,蓄熱材料為泡沫金屬復合二元硝酸鹽,金屬基體為鋁,填充材料為質量比3∶2的硝酸鉀與硝酸鈉混合物,相變材料與金屬基的質量分數比為91.6%∶8.4%。結果表明,裝置占用平臺面積為3.3 m²,裝置換熱量為184 kW,蓄熱功能的加入使余熱回收裝置對工況變化的敏感度降低了54%�？山鉀Q海洋石油平臺余熱回收面臨的空間有限、余熱資源不連續(xù)等問題。 

【文章來源】：中國石油大學學報(自然科學版). 2020,44(05)北大核心EICSCD

【文章頁數】：6 頁

【部分圖文】：

蓄熱換熱器縱向剖面

據目前的溫度范圍,以材料的熱力學指標、動力學指標、化學指標、經濟性指標為參考依據,根據熔融鹽價格低、使用溫度范圍廣、儲能密度大、可傳熱蓄熱一體化,可選取質量配比為32∶33∶35的Li2CO3/Na2CO3/K2CO3或者質量比為60∶40的NaNO3/KNO3復合熔融鹽作為蓄熱材料。將蓄熱材料注入泡沫金屬孔隙中增大熱導率。泡沫金屬是一種優(yōu)良的強化傳熱材料,常見金屬有銅、鋁、鎳等。綜合考慮蓄熱材料各方面熱力性能與物性參數,選定蓄熱材料為泡沫金屬復合二元硝酸鹽,金屬基體為鋁,填充材料為質量比3∶2的硝酸鉀與硝酸鈉混合物,相變材料與金屬基的質量分數比為91.6%∶8.4%(泡沫金屬孔隙率為94%)。在煙氣量較充足的情況下,具有高導熱能力的泡沫金屬復合相變蓄熱材料由固態(tài)變?yōu)橐簯B(tài),蓄存熱量;當煙氣量不足甚至停機時,相變材料迅速放出熱量輔助加熱冷卻水,提高蒸汽產量的穩(wěn)定性,減小蒸汽產量變化對柴油機負荷的敏感程度。

為檢驗蓄熱換熱的蓄熱換熱性能,并獲得在允許強度的最佳設計尺寸,在保證蓄熱換熱器外部尺寸不變的原則下,改變內部螺旋管內徑和螺距尺寸,依次計算不同尺寸蓄熱換熱器的工作狀態(tài),并比較其蓄熱、換熱能力,裝置基本物理模型如圖3所示。為驗證蓄熱換熱設備在各負荷下的適用情況,選取柴油機最大負荷時的煙氣數據進行設計計算,并選取多個典型負荷的煙氣數據進行校核計算。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]泡沫金屬換熱器內流動與換熱性能的研究進展[J]. 王曉倩,劉益才,李根,龍杰.  真空與低溫. 2019(01)
[2]船用膜式螺旋管換熱器傳熱和流動特性研究[J]. 朱曉紅,李海東,張衛(wèi)東.  艦船科學技術. 2015(08)
[3]船舶柴油機余熱利用技術研究[J]. 吳安民,周偉中.  柴油機. 2012(05)
[4]泡沫金屬填充板式換熱器的傳熱特性研究[J]. 程聰,張銥鈖.  壓力容器. 2012(02)

碩士論文
[1]泡沫金屬對相變蓄熱強化性能的數值模擬及實驗研究[D]. 劉鳳青.河北科技大學 2010



本文編號：3580276