熱管具有高效熱傳輸、可靠穩(wěn)定、換熱布置靈活等特點,在節(jié)能環(huán)保、電子散熱等方向,以及石油化工、核電熱排散、數(shù)據(jù)中心機(jī)房空調(diào)等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。本文以油田熱回收技術(shù)為背景,針對SAGD稠油開采技術(shù)的采出液溫度過高,具備較高節(jié)能潛力的特點,討論了采用熱管式換熱器降低原油溫度,并回收余熱作為工藝或生活用熱。考慮到現(xiàn)場空間和工程設(shè)備模塊化特點,利用U型管殼式換熱器、螺旋板式換熱器等廣泛應(yīng)用的換熱器型式設(shè)計復(fù)合式分離型熱管,并對其換熱器型式、布置方法、傳熱性能、循環(huán)充液量進(jìn)行分析。根據(jù)理論分析結(jié)果,復(fù)合式熱管可充分利用了各型式換熱器的優(yōu)點,傳熱效果可滿足系統(tǒng)要求。另外,以大型分離型熱管在核電中的熱排散作為應(yīng)用背景,討論了聯(lián)箱式分離型熱管性能,并搭建了7根管道并聯(lián)的U型聯(lián)箱型分離式熱管實驗,以R134a為工質(zhì),在800W到2200W的加熱功率內(nèi),冷源進(jìn)口條件不變的情況下,研究了熱管系統(tǒng)換熱特性,并與原油換熱熱管分析結(jié)果對比。通過實驗驗證,熱管工作溫度隨換熱量增大而增大;在一定范圍內(nèi),系統(tǒng)換熱能力隨水池溫度增大而增大,最終趨于穩(wěn)定。實驗研究還討論了熱管高效工作的充液率上下限、最佳充液率范圍以及管道流量分配特性。實驗結(jié)果表明熱管在31%-46%的充液率范圍內(nèi)可正常工作,最佳充液率約為42%,確認(rèn)了各換熱支管出現(xiàn)的流量分配不均勻特征,最靠近入口的分支管換熱性能最佳,第4到6根換熱管流量分配最少、性能最差。
【學(xué)位單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TE965;TK172.4
【部分圖文】：

不同的換熱器型式，組合成自平衡的熱管系統(tǒng)。工質(zhì)在兩者之間工作時，冷凝段與蒸發(fā)段的液位壓差提供系統(tǒng)工作的驅(qū)動力。連接管絕熱，根據(jù)熱平衡，實現(xiàn)系統(tǒng)穩(wěn)定工作。復(fù)合型熱管可以集各換熱器的優(yōu)點于一體，提高熱管系統(tǒng)的整體性能，而拓寬熱管系統(tǒng)的適用范圍。2.1 復(fù)合式分離型熱管結(jié)構(gòu)根據(jù)兩種換熱器特點，螺旋板式換熱器一般不用作蒸發(fā)器，用作冷凝器時，為立式冷凝器。因此搭建了兩種復(fù)合式分離型熱管系統(tǒng)，如圖 2-1 所示。復(fù)合型式 I、復(fù)合型式 II 的系統(tǒng)示意圖如圖 2-1 所示，對于管殼式換熱器，與傳統(tǒng)管殼式換熱器結(jié)構(gòu)不同，殼程無折流板，殼程流體從下端入口，流進(jìn)殼程，吸熱蒸發(fā)，向上流出，而沒有折流過程，為滿液式蒸發(fā)器。復(fù)合型式 I 的冷凝段，蒸汽從上端進(jìn)入冷凝器，降膜冷凝，從出口流進(jìn)下降管。螺旋板式冷凝器為立式螺旋板換熱器，較臥式螺旋板換熱器，換熱性能更好。復(fù)合型式 I、II 的換熱過程均為錯流換熱，以獲得更好的換熱效果。

上海交通大學(xué)碩士學(xué)位論文復(fù)合型式 I 中，熱管蒸發(fā)段、冷凝段均由 U 型管殼式換熱器構(gòu)成。熱管工質(zhì)殼程流動，在蒸發(fā)段內(nèi)，與管內(nèi)高溫采出液換熱，在冷凝段內(nèi)，與管內(nèi)冷卻水熱。管殼式蒸發(fā)器、冷凝器內(nèi)，殼程均不設(shè)置折流板，熱管工質(zhì)僅作殼程吸熱發(fā)、降膜冷凝，無折流過程。

圖 2-4 管內(nèi)外流體溫度示意圖ig.2-4 Diagram of Tfinside & outside the tu,1if w in oiloil odt t q rsh d = + ,hp1w out sat hpt t q rsh = + 定性溫度，℃；tsat為熱管工質(zhì)工作/m2，h 為工質(zhì)的傳熱系數(shù)，W/(m2·il，hp 分別代表采出液、熱管工質(zhì)；e m=q K × t , , e1wallf w in w out sat mt t t t t Kλδ + = ll 為管壁導(dǎo)熱熱阻， W/(m·K)。相對于整體換熱系數(shù)來說，wallKλ很
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本文編號：2854833