發(fā)布時(shí)間：2022-01-10 07:12

　　泡沫金屬具有質(zhì)量輕、體積小、換熱面積大和熱導(dǎo)率高等特點(diǎn)。利用泡沫金屬優(yōu)秀的導(dǎo)熱性能及螺旋管的擾流能力,設(shè)計(jì)一臺(tái)帶有蓄熱功能的螺旋管式煙氣余熱回收裝置,以一臺(tái)400 kW柴油機(jī)煙氣數(shù)據(jù)為依據(jù)進(jìn)行數(shù)值計(jì)算,考核裝置在不同螺旋尺寸下的換熱、蓄熱能力,并結(jié)合工程實(shí)踐考慮選取30 mm管徑、40 mm螺距的螺旋管設(shè)計(jì),蓄熱材料為泡沫金屬?gòu)?fù)合二元硝酸鹽,金屬基體為鋁,填充材料為質(zhì)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(zhì)量分?jǐn)?shù)比為91.6%∶8.4%。結(jié)果表明,裝置占用平臺(tái)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(duì)工況變化的敏感度降低了54%。可解決海洋石油平臺(tái)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(guó)石油大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2020,44(05)北大核心EICSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：6 頁(yè)

【部分圖文】：

蓄熱換熱器縱向剖面

據(jù)目前的溫度范圍,以材料的熱力學(xué)指標(biāo)、動(dòng)力學(xué)指標(biāo)、化學(xué)指標(biāo)、經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)為參考依據(jù),根據(jù)熔融鹽價(jià)格低、使用溫度范圍廣、儲(chǔ)能密度大、可傳熱蓄熱一體化,可選取質(zhì)量配比為32∶33∶35的Li2CO3/Na2CO3/K2CO3或者質(zhì)量比為60∶40的NaNO3/KNO3復(fù)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(dǎo)率。泡沫金屬是一種優(yōu)良的強(qiáng)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(shù),選定蓄熱材料為泡沫金屬?gòu)?fù)合二元硝酸鹽,金屬基體為鋁,填充材料為質(zhì)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(zhì)量分?jǐn)?shù)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(dǎo)熱能力的泡沫金屬?gòu)?fù)合相變蓄熱材料由固態(tài)變?yōu)橐簯B(tài),蓄存熱量;當(dāng)煙氣量不足甚至停機(jī)時(shí),相變材料迅速放出熱量輔助加熱冷卻水,提高蒸汽產(chǎn)量的穩(wěn)定性,減小蒸汽產(chǎn)量變化對(duì)柴油機(jī)負(fù)荷的敏感程度。

為檢驗(yàn)蓄熱換熱的蓄熱換熱性能,并獲得在允許強(qiáng)度的最佳設(shè)計(jì)尺寸,在保證蓄熱換熱器外部尺寸不變的原則下,改變內(nèi)部螺旋管內(nèi)徑和螺距尺寸,依次計(jì)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(yàn)證蓄熱換熱設(shè)備在各負(fù)荷下的適用情況,選取柴油機(jī)最大負(fù)荷時(shí)的煙氣數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算,并選取多個(gè)典型負(fù)荷的煙氣數(shù)據(jù)進(jìn)行校核計(jì)算。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]泡沫金屬換熱器內(nèi)流動(dòng)與換熱性能的研究進(jìn)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(dòng)特性研究[J]. 朱曉紅,李海東,張衛(wèi)東.  艦船科學(xué)技術(shù). 2015(08)
[3]船舶柴油機(jī)余熱利用技術(shù)研究[J]. 吳安民,周偉中.  柴油機(jī). 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(duì)相變蓄熱強(qiáng)化性能的數(shù)值模擬及實(shí)驗(yàn)研究[D]. 劉鳳青.河北科技大學(xué) 2010



本文編號(hào)：3580276