熱管技術
關注創建者：yxp0710 創建時間：2020-08-06
熱管技術的實例教程
本文介紹了熱管技術、煤調濕、負壓蒸氨等煙道廢氣余熱利用技術，并通過對余熱回收效果進行對比分析，指出獨立焦化企業采用焦爐煤氣加熱，宜采用熱管技術生產蒸汽（或負壓蒸氨）；鋼鐵聯合企業采用高爐煤氣加熱，建議采用煤調濕技術。
1、前言
焦爐煙道廢氣溫度為180℃—300℃，其帶出熱約占焦爐總輸出熱量的17%，目前大多數焦化廠將焦爐煙道廢氣通過煙囪放散至大氣中，造成極大的能源浪費。在當前提倡循環經濟、可持續發展的背景下，對焦爐煙道廢氣余熱進行回收利用，具有巨大的經濟效益和節能減排意義。目前焦爐煙道廢氣余熱利用技術主要有熱管技術、煤調濕、負壓蒸氨、取暖和生產熱水洗浴等。
2、煙道廢氣余熱利用途徑
2.1、熱管技術
近幾年，用熱管余熱鍋爐回收焦爐煙道廢氣余熱生產蒸汽技術，因其投資省，見效快而快速發展。煙道廢熱余熱回收生產蒸汽的工藝原理：熱流體的熱量由熱管傳給放熱端水套管內的水，并使其汽化，所產汽—水混合物經蒸汽上升管達到汽包，經集中分離后再經蒸汽主控閥輸出。由于熱管不斷將熱量輸入水套管內的水，并通過外部汽—水管道的上升及下降完成基本的汽—水循環，達到將熱流體降溫，并轉化為蒸汽的目的。
焦爐煙道廢氣余熱生產蒸汽的工藝流程：在焦爐主煙道翻板閥前開孔，將焦爐主煙道廢氣引出，經調節型蝶閥入余熱回收系統，換熱降溫后約170 ℃的煙氣通過風機抽送，再經開關型蝶閥排入主煙道翻板閥后的地下主煙道，最后經焦爐煙囪排入大氣。鍋爐水被加熱后汽化，經汽包并計量后并入蒸汽管網，供各生產車間使用。余熱回收系統由軟化水處理裝置、除氧器、水箱、除氧給水泵、鍋爐給水泵、熱管蒸汽發生器、軟水預熱器汽包、上升管、下降管等組成。其核心技術是熱管技術回收煙氣中的顯熱，將軟化水加熱成水蒸氣，其工藝流程圖如圖1所示。
展開 本文介紹了熱管技術、煤調濕、負壓蒸氨等煙道廢氣余熱利用技術，并通過對余熱回收效果進行對比分析，指出獨立焦化企業采用焦爐煤氣加熱，宜采用熱管技術生產蒸汽（或負壓蒸氨）；鋼鐵聯合企業采用高爐煤氣加熱，建議采用煤調濕技術。
1、前言
焦爐煙道廢氣溫度為180℃—300℃，其帶出熱約占焦爐總輸出熱量的17%，目前大多數焦化廠將焦爐煙道廢氣通過煙囪放散至大氣中，造成極大的能源浪費。在當前提倡循環經濟、可持續發展的背景下，對焦爐煙道廢氣余熱進行回收利用，具有巨大的經濟效益和節能減排意義。目前焦爐煙道廢氣余熱利用技術主要有熱管技術、煤調濕、負壓蒸氨、取暖和生產熱水洗浴等。
2、煙道廢氣余熱利用途徑
2.1、熱管技術
近幾年，用熱管余熱鍋爐回收焦爐煙道廢氣余熱生產蒸汽技術，因其投資省，見效快而快速發展。煙道廢熱余熱回收生產蒸汽的工藝原理：熱流體的熱量由熱管傳給放熱端水套管內的水，并使其汽化，所產汽—水混合物經蒸汽上升管達到汽包，經集中分離后再經蒸汽主控閥輸出。由于熱管不斷將熱量輸入水套管內的水，并通過外部汽—水管道的上升及下降完成基本的汽—水循環，達到將熱流體降溫，并轉化為蒸汽的目的。
焦爐煙道廢氣余熱生產蒸汽的工藝流程：在焦爐主煙道翻板閥前開孔，將焦爐主煙道廢氣引出，經調節型蝶閥入余熱回收系統，換熱降溫后約170 ℃的煙氣通過風機抽送，再經開關型蝶閥排入主煙道翻板閥后的地下主煙道，最后經焦爐煙囪排入大氣。鍋爐水被加熱后汽化，經汽包并計量后并入蒸汽管網，供各生產車間使用。余熱回收系統由軟化水處理裝置、除氧器、水箱、除氧給水泵、鍋爐給水泵、熱管蒸汽發生器、軟水預熱器汽包、上升管、下降管等組成。其核心技術是熱管技術回收煙氣中的顯熱，將軟化水加熱成水蒸氣，其工藝流程圖如圖1所示。
展開 這一研究對優化環路熱管系統的設計與運行具有重要參考價值。
蒸發器內各統計量隨時間的變化
冷凝器流場穩態結果云圖(P=50W)
該研究成果不僅展示了積鼎豐富的熱管技術理論基礎，也為未來熱管模擬仿真技術的實際應用提供了有力的技術支撐。通過本次活動更進一步加強了積鼎與國內外科研機構和企業的合作交流，將共同推進熱管相關技術的應用及發展。
作為熱管技術領域的全國性專業學術會議，全國熱管會議自1983年首次召開以來，已發展成為推動熱管基礎與前沿技術發展的重要平臺，對熱管技術在信息、能源、航天、化工等多個行業的廣泛應用起到了積極的推動作用。
展開 ①余熱回收鍋爐，熱管的結構與原理：
由管殼、封頭、吸液芯、工質等組成。管內有工質, 工質被吸附在多孔的毛細吸液芯內。一般為汽、 液兩相共存, 并處于飽 和狀態。對應于某一環境溫度 , 管內有一個之相應的蒸汽飽和壓力 。熱管與外部熱源相接觸的一端 , 稱為蒸發段 ; 與被加熱體相接觸的一端 , 稱為冷凝段 。
熱管從外部熱源吸熱 , 蒸發段吸 液芯 中工質蒸發, 局部空間的蒸汽壓力升高 , 管了兩端形成壓差 , 蒸汽在壓差的作用下 , 被驅送到冷凝段 , 其熱量通過熱管表面傳輸給被熱體 , 熱管內工質冷凝后又 回到蒸發段, 形成一個閉式循環 , 包括三個過程:蒸發段液相工質吸熱蒸發:被蒸發的工質在冷凝段放熱冷凝 ; 冷凝的工質又回到蒸發段再蒸發。
冷凝段——絕熱段——蒸發段
因熱管的熱力循環是在一個封 閉的管內實現的, 對外界環境而言, 熱管自高熱源處吸收熱量 , 在低溫段放出熱量 。熱管僅是熱量傳輸的工具 , 工質側是熱量傳輸的載體, 驅動工質循環 的動 力是管兩端的溫差。
②熱管余熱鍋爐的特點
熱管具有很大的導熱系數 , 它具有在小溫差下傳遞很大熱流的特性 。我們在低溫發電系統 中采用熱管余熱鍋爐做低溫余熱發電的熱量回收裝置 。美國休斯飛機公司對熱管換熱器和其它類型換熱器進行 了比較和評定( 結果見 附表 ) 。從表中看出, 只有板翅式換熱器的綜合指標比較接近熱管換熱器 ( 表中括號 的數字表示品質因素, 最好是5 , 最差是 0 。
而流體通過板翅式換熱器 的壓卻比熱管換熱器高1一 2 倍, 顯然, 如將其做為回收廢氣余熱裝置, 將大大增加風機的動力消耗.
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余熱回收鍋爐，熱管的結構與原理技術
①余熱回收鍋爐，熱管的結構與原理：
由管殼、封頭、吸液芯、工質等組成。管內有工質, 工質被吸附在多孔的毛細吸液芯內。一般為汽、 液兩相共存, 并處于飽 和狀態。對應于某一環境溫度 , 管內有一個之相應的蒸汽飽和壓力 。熱管與外部熱源相接觸的一端 , 稱為蒸發段 ; 與被加熱體相接觸的一端 , 稱為冷凝段 。
熱管從外部熱源吸熱 , 蒸發段吸 液芯 中工質蒸發, 局部空間的蒸汽壓力升高 , 管了兩端形成壓差 , 蒸汽在壓差的作用下 , 被驅送到冷凝段 , 其熱量通過熱管表面傳輸給被熱體 , 熱管內工質冷凝后又 回到蒸發段, 形成一個閉式循環 , 包括三個過程:蒸發段液相工質吸熱蒸發:被蒸發的工質在冷凝段放熱冷凝 ; 冷凝的工質又回到蒸發段再蒸發。
冷凝段——絕熱段——蒸發段
因熱管的熱力循環是在一個封 閉的管內實現的, 對外界環境而言, 熱管自高熱源處吸收熱量 , 在低溫段放出熱量 。熱管僅是熱量傳輸的工具 , 工質側是熱量傳輸的載體, 驅動工質循環 的動 力是管兩端的溫差。
②熱管余熱鍋爐的特點
熱管具有很大的導熱系數 , 它具有在小溫差下傳遞很大熱流的特性 。我們在低溫發電系統 中采用熱管余熱鍋爐做低溫余熱發電的熱量回收裝置 。美國休斯飛機公司對熱管換熱器和其它類型換熱器進行 了比較和評定( 結果見 附表 ) 。從表中看出, 只有板翅式換熱器的綜合指標比較接近熱管換熱器 ( 表中括號 的數字表示品質因素, 最好是5 , 最差是 0 。
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二、展品范圍（聚焦技術創新）
1.工業余熱回收技術與裝備
高效換熱器（板式、管殼式、翅片式等創新型換熱器）
余熱鍋爐與蒸汽回收系統（高效、緊湊型設計）
熱管技術與裝置（重力式、環路式等先進熱管）
蓄熱技術與設備（相變蓄熱、顯熱蓄熱等創新方案）
2.ORC 低溫余熱發電技術
有機朗肯循環發電系統（高效渦輪、工質創新）
螺桿膨脹機發電裝置（適用于中低溫余熱）
特別是在面對長距離、多點復雜熱源的散熱需求時，精確測量相變過程中的溫度、速度等參數變得極為困難，傳統的試驗方法不僅周期長、成本高，而且難以獲取全面準確的數據，這嚴重制約了熱管技術的進一步發展和應用。
積鼎科技CFD解決方案，助力熱管相變換熱仿真
積鼎科技基于自主研發的VirtualFlow軟件，為熱管領域的相變換熱問題提供了全方位的仿真解決方案。
作為熱管技術領域的全國性專業學術會議，全國熱管會議自1983年首次召開以來，已發展成為推動熱管基礎與前沿技術發展的重要平臺，對熱管技術在信息、能源、航天、化工等多個行業的廣泛應用起到了積極的推動作用。
微通道熱管技術正引領多個行業邁向更高效、更環保的未來。在制冷空調領域，微通道換熱器以其高效傳熱與緊湊設計，成為提升能效的關鍵；在通信與電子行業，它有效解決了高密度設備散熱難題，助力綠色節能；交通運輸業中，微通道換熱器助力新能源汽車及傳統車輛空調系統升級，同時拓展至軌道交通與航空領域。化工與能源行業同樣受益，微通道技術提高了熱交換效率，促進了清潔能源的高效利用。
因此，仿真技術在熱管設計和優化過程中起到了至關重要的作用。
熱管模擬仿真目的
通過CFD技術模擬熱管的實際工作過程，以預測和優化其熱傳輸性能。仿真可以實現以下幾個目的：
設計優化：基于仿真數據，可以調整熱管的幾何形狀、管徑、管長、翅片結構等關鍵參數，以最大化其熱傳輸效率。
因此，仿真技術在熱管設計和優化過程中起到了至關重要的作用。</p><p><strong>熱管模擬仿真目的</strong></p><p>通過CFD技術模擬熱管的實際工作過程，以預測和優化其熱傳輸性能。仿真可以實現以下幾個目的：</p><p><strong>設計優化：</strong>基于仿真數據，可以調整熱管的幾何形狀、管徑、管長、翅片結構等關鍵參數，以最大化其熱傳輸效率。
C1 熱物性分析與測試論壇、C2 熱設計與仿真應用論壇、C3 封裝熱管理與可靠性技術論壇、C4 熱管技術與應用論壇、C5 功率器件熱管理技術論壇、C6 液冷技術應用論壇等領域方向，將為熱管理材料與技術的積累升級和創新發展，提供強有力的支撐和新動力。
D. 工程方案
匠心獨運，精益求精。
循環熱管等自然冷卻技術是降低冷卻系統功耗的有效解決方案。循環熱管是一種被動傳熱裝置，可用于具有遠程散熱器或熱源的不同熱調節系統。回路熱管(又稱兩相回路熱虹吸)系統具有熱效率高、可靠性好、性價比高等優點。特別是水泵驅動的循環熱管系統用于數據中心的自然冷卻，與空調相比，無疑具有更高的能效比。
壓縮機的能耗通常占冷卻系統的大部分，采用高效壓縮機可以降低冷卻系統的能耗。
目前，空氣冷卻、液體冷卻、熱管冷卻等技術已應用于熱管理。然而，單一的主動冷卻技術的熱管理還不能滿足需求，并且這些主動冷卻技術的級聯增加了系統的復雜性和操作難度。因此，開發一種緊湊、安全的熱管理技術是至關重要和迫切的。
相變材料(PCMs)可以通過改變自身的物理狀態來儲存或釋放熱能，并在一定時間內保持溫度恒定，它們已被用作電池熱管理或熱失控抑制的有效工具。
C1 熱物性分析與測試論壇
C2 熱設計與仿真應用論壇
C3 封裝熱管理與可靠性技術論壇
C4 熱管技術與應用論壇
C5 功率器件熱管理技術論壇
C6 液冷技術應用論壇
D. 工程方案
匠心獨運，精益求精。優秀的熱管理解決方案，必定是想用戶之所想、解用戶之所難，精心打造產品體系基石，滿足用戶需求和賦予產品價值。
