针翅换热管对气体水合物生长过程的强化.doc

针翅换热管对气体水合物生长过程的强化.doc针翅换热管对气体水合物生长过程的强化
论文作者:谢应明刘道平刘妮梁德青郭开华樊栓狮
摘要:采用针翅换热管和光管分别对冰、THF气体水合物以及HCFC141b气体水合物的生长特性进行对比研究。针翅管对冰、THF气体水合物和HCFC141b气体水合物的生长过程均具有良好的强化作用,内外双翅式针翅管比外翅式针翅管可以更大幅度地强化生长过程。
关键词:气体水合物针翅换热管 R141b
0 绪言气体水合物是由某些气体(或易挥发液体)和水形成的包络状晶体[1],其重要特点是可以在冰点以上结晶固化,又称“暖冰”,其一般的反应方程为:
作为新一代蓄冷介质,气体水合物克服了冰(蓄冷效率低)、水(蓄冷密度小)、共晶盐(换热效率低,易老化失效)等蓄冷介质的弱点:相变温度在4~15℃之间,适合常规空调冷水机组;熔解热约为270~464kJ/kg,蓄冷密度大(与冰相当);易于采用直接接触式蓄、放冷系统,蓄冷和放冷过程的热传递效率高。其低压蓄冷系统的造价相对较低,因为被认为是一种比较理想的蓄冷方式[2]。
不过,气体水合物蓄冷技术要想达到可以工程应用的要求,必须克服气体水合物诱导时间长、生长缓慢的缺点。
针翅管(Pin fin Tube)是一种新型的三维强化管,瑞典、日本等将其应用于油冷却器和般用锅炉上,我国很早就在青岛引进了瑞典制造技术,并已国产化,已经应用于电厂等,出口德国等地[3]。作者认为,针翅换热管所具有的独特表面特性(表面积大,表面粗糙)可能有利于冰或气体水合物的结晶,为此,作者特在本文中采用针翅换热管和光管分别对冰、THF气体水合物以及HCFC141气体水合物的生长特性进行对比研究。图1即是本实验中所采用的针翅管,由四川惊雷科技股份有限公司加工制造,针翅是直接在基管上炮制。
1 实验装置与实验程序具体的实验装置说明详见[4],冰和THF气体水合物的生长过程实验程序详见[5],HCFC141b气体水合物的生长过程详见[6]。
表1 针翅强化管对冰的结晶-分解动力学特性的影响 a 换热管过冷度(
℃)诱导时间(min)生长速度(g/min)(外翅式)(内外双翅式),冷媒流向由上向下,冷媒温度为-5℃;b指整个生长过程的平均生长速度
表2 针翅强化管对THF气体水合物的结晶-分解动力学特性的影响a 换热管过冷度(℃)诱导时间(min)生长速度(g/min)(外翅式)(内外双翅式),冷媒流向由上向下,冷媒温度为-5℃;b指整个生长过程的平均生长速度
表3 针翅强化管对HCFC141b气体水合物的结晶-分解动力学特性的影响a 换热管过冷度(℃)诱导时间(min)生长速度(g/min)(外翅式)(内外双翅式),冷媒流向由上向下,冷媒温度从0℃以1℃/1h的速率降低到-5℃,%;b指整个生长过程的平均生长速度
2 针翅换热管对冰和THF气体水合物生长过程的强化通过实验观察发现,针翅管外冰或THF气体水合物的生长形态和光管外的生长形态是一样的,也是冰或THF气体水合物围绕换热管慢慢长厚,图像