复杂气体能量回收装置的优化研究

摘要

热管是一种高效的传热元件，其利用相变换热原理，迅速将热源热量快速搬运到冷源，从而达到传热换热的目的，其导热能力超过了任何已知金属的导热能力。 复杂气体是指气体中含有固体颗粒、易凝结气体或者易变性成分气体混合物，如餐厨油烟、石油工业中含油气体和半导体液晶板处理炉含胶废气等，均可由热管进行余热回收和有害成分净化。 本文将热管同油烟废气处理相结合，提出了四种油烟余热回收装置，并通过对比分析得出热管-夹套型油烟余热回收装置不但热水箱的位置设置较灵活，无需泵驱动，热管和油烟换热强度较好，单位时间制取热水量是另外三种装置的两倍多，因此热管-夹套型油烟余热回收装置具有较好的发展前景。 针对热管夹套型油烟余热回收装置，构建了物理模型和数学模型。对热管装置的传热量、自来水出口温度、热效率、烟气侧对流换热系数和水侧对流化热系数随烟气质量流量、水的质量流量、烟气进口温度及水的进温度变化规律进行了计算研究。结果表明，热管夹套型烟气余热回收装置的总热回收量在一定范围内是随着烟气进口温度、烟气流量、自来水流量和热管根数的增大而增大的;在一定范围内，该装置的总热回收量随着自来水进口温度的升高而减少，热效率随着烟气进口温度、自来水流量和热管根数的增加而升高，随着烟气流量的增加而减小，随着自来水进口温度的升高，呈现先增大后降低的趋势。自来水出口温度随着烟气流量、烟气进口温度及自来水进口温度的增加而升高，随着自来水流量的增加而降低;热管根数的增加，使得该装置中单根热管的热回收量降低。 研制了热管夹-套型油烟余热回收实验装置，研究了装置工作时的工况调整方法和性能指标变化规律，结果表明，热管装置热效率、装置总热回收量和自来水出口温度等变化规律与理论模型计算结果基本一致，但是热管装置热效率低于理论值。 经过综合分析，该装置运行较好的参数为:烟气进口温度60℃、烟气流量0.03kg/s、自来水进口温度25℃、自来水流量为0.006kg/s。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1热管简介

1．1．1热管原理

1．1．2热管运行特性及分类

1．1．3相容性及寿命

1．1．4热管典型应用

1．2热管的研究现状

1．2．1热管工质

1．2．2热管充液率

1．2．3热管管壁处理

1．2．4热管外表面处理强化热管传热

1．2．5热管管壳材料的选择及热管制造

1．2．6新型热管的研制与开发

1．2．7热管能量回收装置研究与应用进展

1．3复杂气体现状

1．3．1油烟来源组成

1．3．2油烟废气部分组分物性及化性

1．3．3油烟的危害

1．3．4油烟处理方法

1．4本文主要工作

2 复杂气体能回收装置的技术方案研究

2．1水强制循环式油烟余热回收装置

2．2水自然循环式油烟余热回收装置

2．3热管-水箱型油烟余热回收装置

2．4热管-夹套型油烟余热回收装置

2．5四种技术方案综合对比

3 复杂气体能量回收装置变工况性能研究

3．2热管-夹套型油烟余热回收装置的数学模型

3．3热管-夹套型油烟余热回收装置性能指标

3．4热管-夹套型油烟余热回收装置性能变化规律

3．4．1烟气流量对装置性能的影响

3．4．2烟气进口温度对装置性能的影响

3．4．3自来水流量对装置性能的影响

3．4．4自来水进口温度对装置性能的影响

3．4．5热管根数对装置性能的影响

4 复杂气体能量回收装置实验研究

4．1实验目的

4．2实验装置

4．3．1实验方法

4．3．2实验步骤

4．4实验数据及分析

4．4．1烟气进口温度对装置性能的影响

4．4．2烟气流量对装置性能的影响

4．4．3自来水流量对装置性能的影响

5结论及展望

参考文献

7攻读硕士学位期间论文发表情况

致谢