答:表面多孔傳熱管是指冷凝側(管內)采用縱向凹槽,蒸發側(管外)噴涂一層金屬粉末(鋁粉)的一種雙側強化傳熱的高效傳熱管。用這種傳熱管做成的冷凝蒸發器不僅傳熱性能好,傳熱溫差縮小,而且多孔金屬使沸騰側很安全。70年代中期,美國聯合碳化公司林德分公司已將多孔表面強化傳熱應用于58300m3/h空分設備上,多孔管采用鋁管。
表面多孔管的傳熱機理是:在沸騰側表面的多孔金屬薄層內,有大量相互串通、可產生氣泡的小孔穴,即氣化核心。即進入孔穴的液體只需很少的熱量就能產生蒸汽泡,大大地降低了液體壁面的過熱度。液體在孔穴中產生的氣泡迅速長大、脫離,穿透表面最后破裂。而泡核在孔穴中又長大成為下一個氣泡的核心,如圖47所示。如此接連不斷,液體借助表面張力的作用,不斷進入孔穴,并在孔穴中受熱蒸發。這樣,在孔穴內受氣泡膨脹、收縮而起到一個“泵”那樣的持續循環作用,對沸騰換熱產生強烈的擾動作用,使傳熱系數比光管提高6~8倍。此外,由于多孔表面微孔的毛細管作用,液體在孔穴中具有較高的循環倍率,較好地改善了液氧側的流動工況,能有效地防止有害雜質局部濃縮和積聚帶來的爆炸危險。
在冷凝側的縱向凹槽,不僅增大了換熱面積,而且還可利用冷凝側的表面張力來強化垂直壁面的層流膜狀凝結放熱。當飽和氮氣與管子圓周縱向凹槽波峰接觸時,蒸汽先在波峰凝結,冷凝液膜受表面張力的作用,由波峰流向波谷,致使波峰和凹槽兩側壁面上的冷凝液膜變得非常薄,大大降低了液膜熱阻,如圖48所示。同時,流至波谷的液體在重力的作用下,沿波谷迅速下流,順縱槽排出,因而使冷凝傳熱系數顯著提高。
新型的冷凝蒸發器(銅制)在150m3/h空分設備上使用后,傳熱溫差由原先的2.5℃減小至1.2℃;傳熱系數由原來的600w/(m2•K)提高到1500W/(m2•K);能耗可降低5%~7%。
表面多孔管的傳熱機理是:在沸騰側表面的多孔金屬薄層內,有大量相互串通、可產生氣泡的小孔穴,即氣化核心。即進入孔穴的液體只需很少的熱量就能產生蒸汽泡,大大地降低了液體壁面的過熱度。液體在孔穴中產生的氣泡迅速長大、脫離,穿透表面最后破裂。而泡核在孔穴中又長大成為下一個氣泡的核心,如圖47所示。如此接連不斷,液體借助表面張力的作用,不斷進入孔穴,并在孔穴中受熱蒸發。這樣,在孔穴內受氣泡膨脹、收縮而起到一個“泵”那樣的持續循環作用,對沸騰換熱產生強烈的擾動作用,使傳熱系數比光管提高6~8倍。此外,由于多孔表面微孔的毛細管作用,液體在孔穴中具有較高的循環倍率,較好地改善了液氧側的流動工況,能有效地防止有害雜質局部濃縮和積聚帶來的爆炸危險。
在冷凝側的縱向凹槽,不僅增大了換熱面積,而且還可利用冷凝側的表面張力來強化垂直壁面的層流膜狀凝結放熱。當飽和氮氣與管子圓周縱向凹槽波峰接觸時,蒸汽先在波峰凝結,冷凝液膜受表面張力的作用,由波峰流向波谷,致使波峰和凹槽兩側壁面上的冷凝液膜變得非常薄,大大降低了液膜熱阻,如圖48所示。同時,流至波谷的液體在重力的作用下,沿波谷迅速下流,順縱槽排出,因而使冷凝傳熱系數顯著提高。
新型的冷凝蒸發器(銅制)在150m3/h空分設備上使用后,傳熱溫差由原先的2.5℃減小至1.2℃;傳熱系數由原來的600w/(m2•K)提高到1500W/(m2•K);能耗可降低5%~7%。