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振蕩熱管換熱器用于染整加工中余熱回收的分析研究

文檔作者：戴達鵬朱曉娟劉定榮文檔來源：江西環(huán)境工程職業(yè)學(xué)院工業(yè)與設(shè)計學(xué)院		點擊數(shù)：	更新時間： 2025年04月02日
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2011年第7期(總第70期)紅ijl占芋釷 ENERGY AND ENERGY CONSERVATION 2011年7月潲瓣l瓣渤馴黼i囂躺涮糍瓣涮群鬻鬻黼黼熬鬃 g§Hgl≥“g§§*：***∞#；wⅫ#；§******w**振蕩熱管換熱器用于染整加工中余熱回收的分析研究陳 臻， 戴達鵬， 朱曉娟， 劉定榮(江西環(huán)境工程職業(yè)學(xué)院工業(yè)與設(shè)計學(xué)院，江西 贛州 341000)摘 要： 敘述了振蕩熱管換熱器用于染整加工中定型機余熱回收，比傳統(tǒng)熱管換熱器在能量回收上的經(jīng)濟性，指出，振蕩熱管換熱器不僅每小時回收的能量大于傳統(tǒng)熱管換熱器，且投資收益較高，維護費用低。關(guān)鍵詞：振蕩流熱管；換熱器；定型機；余熱回收中圖分類號：TQ051．5 文獻標(biāo)識碼： A 文章編號：2095-0802一(2011)07-0080-02Researches on the Application of the Oscillating Flow Heat Pipe Heat ExchangersUsed for the Waste Heat Recovering in the Dyeing and Finishing IndustryCHEN Zhen，DAI Da-peng，ZHU Xiao-juan，LIU Ding。rong(Jiangxi Environment Engineering Vocational College，Ganzhou 341 000，Jiangxi，China)Abstract：Researched on the application of the oscillating flow heat pipe heat exchangers used for the waste heat recycling systemof setting machine in the dyeing and finishing industry．And analyses the economy of the waste heat recycling system comparing tothe classic heat pipes heat exchangers．The result shows that the amount of energy recycled per hour is more lager when used theoscillating flow heat pipe heat exchangers，and in low cost of maintaining．Above all，it is feasible to use the oscillating flow heatpipe heat exchangers for the waste heat recycling system of setting machine，and it is worthwhile to do more researches on its appli—cation．Key words：oscillating flow heat pipe；heat exchanger；setting machine；waste heat recycling system0 引言 于染整加工中余熱回收的可行陛。振蕩流熱管不僅具有優(yōu)良的傳熱性能，還有結(jié)構(gòu)簡單、隨意彎曲、可采用不同的加熱方式和加熱位置等優(yōu)點，較傳統(tǒng)熱管技術(shù)有明顯的優(yōu)勢。利用振蕩流熱管研制出的高效換熱器已被證明，完全適用于干燥尾氣的余熱回收…。中國染整企業(yè)總體上與國外相比，單位產(chǎn)品取水量是發(fā)達國家的2倍～3倍，能耗為3倍左右’2。。染整行業(yè)的能耗占到整個紡織產(chǎn)品鏈能耗的30％左右，且能源利用效率非常低。熱定型機是利用熱空氣對織物進行干燥和整理并使之定型的裝置，也是染整加工中主要的耗能設(shè)備之一，在所有的用熱設(shè)備中熱效率最低。根據(jù)熱平衡測試資料，若熱定型機供入熱量按100％計量的話，織物定型加工的有效熱僅為28．25％，排氣損失熱59．76％，設(shè)備外壁散熱9．72％?？梢?，定型機能源浪費最大舊1。筆者選擇熱定型機為研究對象，用振蕩流熱管替代傳統(tǒng)熱管進行廢氣的余熱回收，對比分析振蕩熱管換熱器用收稿日期：2011-06—10基金項目：江西省教育廳青年科學(xué)基金項目(GJJ09631)第一作者簡介：陳 臻，1980年生，男，江西九江人，2005年畢業(yè)于北京林業(yè)大學(xué)木材科學(xué)與技術(shù)專業(yè)，助教。·80·1 傳統(tǒng)熱管在定型機廢氣余熱回收中的應(yīng)用熱定型機的余熱回用通常有補風(fēng)、助燃和產(chǎn)生熱水等3種方式。筆者研究的余熱回用方式是第一種，選擇的設(shè)備為某企業(yè)生產(chǎn)的LQDR型定型機余熱回收設(shè)備，采用直徑20 mm，內(nèi)徑15 mm的熱管。其工作原理見圖1。廢氣加熱新風(fēng)加進布13圖1定型機廢氣余熱回收示意圖定型機排出的高溫?zé)煔馔ㄟ^換熱器的吸熱側(cè)放出熱量，再經(jīng)熱管快速傳遞到換熱器的放熱側(cè)。新鮮空氣通過換熱器的放熱側(cè)時吸收熱量，被加熱后的新鮮空氣由定型機烘箱內(nèi)的負(fù)壓吸人烘箱內(nèi)，從而實現(xiàn)節(jié)能目的。實驗測定，定型機排煙溫度為167℃，單臺定型機補風(fēng)總量約為6 500 m3／h，環(huán)境溫度為25℃，余熱回收裝置補風(fēng)溫度為126 oC，則每小時可回收熱量為，Q=Cp×￡×P X(r出一丁進)=萬方數(shù)據(jù)’2011年第7期 陳臻，等：振蕩熱管換熱器用于染整加T中余熱回收的分析研究1．043 X 6 500 X 1．295 x(126—25)=88．67 X 104 kJ，(1)式中，Q為每小時回收熱量，kJ；L為煙氣流量，m3；p為煙氣密度，1．295 kg／m3(注煙氣的密度采用標(biāo)況時的數(shù)值)；印為煙氣定壓比熱1．043 kJ／(蠅·℃)(注煙氣的定壓比熱采用標(biāo)況時的數(shù)值)；r講為余熱回收器吸熱單元前的煙氣溫度，oC；T出為余熱回收器吸熱單元后的煙氣溫度，℃。2振蕩熱管在定型機廢氣余熱回收中的應(yīng)用2．1 振蕩流熱管工作原理振蕩流熱管，也稱脈動熱管，是由Akachi。4 o發(fā)明的新型熱管。當(dāng)管徑足夠小時，在真空下封裝在管內(nèi)的工質(zhì)形成液、汽相間的柱塞。在加熱段，汽泡或汽柱與管壁之問的液膜因受熱不斷蒸發(fā)，導(dǎo)致汽泡膨脹，并推動汽液柱塞流向冷端冷凝收縮，在冷、熱端之間形成較大的壓差。由于汽液柱塞交錯分布，因而在管內(nèi)產(chǎn)生強烈的往復(fù)振蕩運動(若在某些直管段上加裝部分單向閥，亦可形成單向振蕩運動)，從而實現(xiàn)高效熱傳遞?？梢姡袷幜鳠峁艿墓ぷ髟砼c傳統(tǒng)熱管有很大不同。Nishio。5。的研究結(jié)果表明，充有50％的R14b，內(nèi)徑為1．5 mm的玻璃管式振蕩流熱管，在豎直工作時傳輸?shù)臒崃髅芏瓤蛇_1 000 W／cm2，明顯高于普通吸液芯熱管的50 w／cm2，其傳熱性能大大優(yōu)于傳統(tǒng)熱管。2．2振蕩熱管換熱器的應(yīng)用振蕩熱管換熱器由9組不銹鋼自激振蕩流熱管組成，每根熱管總長22 m，有26個彎頭，其外徑為4 mm，內(nèi)徑為3 mm，管中工作流體的充液率為50％，工作原理見圖2∞。。將此換熱器用于定型機的余熱回收。圖2振蕩熱管換熱器工作原理圖2．3實驗測定與計算實驗條件和熱管換熱器的實驗條件基本相同，將振蕩熱管換熱器置于余熱回收設(shè)備處，收集數(shù)據(jù)。經(jīng)實驗初步測定，定型機排煙溫度為169 cC，單臺定型機補風(fēng)總量約為6 500 m3／h，環(huán)境溫度為25℃，余熱回收裝置補風(fēng)溫度為134℃。則每小時可回收熱量為，Q=(≯×L X P×(丁出一r滸)=1．043×6 500×1．295 X(144—25)=104．50 X 104 kJ。(2)3節(jié)能與經(jīng)濟分析若定型機余熱回收裝置運行時間，按每天20 h／d，每年300 d／a計算，可節(jié)約燃料的情況見表1。表1余熱回收裝置節(jié)能表回收熱量 節(jié)約燃煤 節(jié)約重油 節(jié)約天然氣裝置類型kJ／h t／a t／a m／a傳統(tǒng)熱管89×104 255．6 127．8 146．9換熱器振蕩熱管105 X 104 301．2 150．6 173．1換熱器注：燃煤發(fā)熱量按照2．09×104 kJ／kg，重油發(fā)熱量按照4．18×104kJ／kg，天然氣發(fā)熱量按照3．64×104 kJ／m3。以燃煤為例(燃煤價按人民幣800元／t)，則單臺傳統(tǒng)熱管換熱器回收熱量的效益為255．6 t／a×800 jv_／t=20．45 X 104 Yr_／a；振蕩熱管換熱器回收熱量的效益為301．2 t／年×800元／t=24．10 X 104元／a，增加節(jié)能效益分別3．65×104元／a。以單臺定型機(8節(jié)烘箱)配8臺余熱回收設(shè)備為例，LQDR余熱回收設(shè)備單臺造價為人民幣1．5 X 104元，單臺定型機的余熱回收工程總造價約為人民幣12．0×104元。振蕩熱管換熱器的余熱回收設(shè)備單臺造價約為人民幣2．2 X 104元，工程總造價約為17．6 X 104元，約4．82年即可回收初投資。4結(jié)語中國染整行業(yè)能源消耗量大，能源利用率低，節(jié)能潛力巨大。實驗表明，振蕩熱管換熱器每小時回收的熱能大于傳統(tǒng)熱管換熱器，體現(xiàn)了振蕩流熱管比傳統(tǒng)熱管具有更優(yōu)良的傳熱性能。振蕩熱管換熱器投資不太高、不耗能又容易維護管理，具有較高的投資收益比，值得在染整行業(yè)余熱回收中推廣應(yīng)用。參考文獻：[1] 柴本銀，李選友，周慎杰，等．振蕩流熱管研究現(xiàn)狀及在干燥系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[J]．化工機械，2009(2)：78—82．[2] 王建慶，毛志平，李戎．印染行業(yè)節(jié)能減排技術(shù)現(xiàn)狀及展望[J]．印染，2009(1)：45—51．[3] 徐谷倉．加強能源管理大力抓好節(jié)能降耗工作[J]．紡織科技進展，2008(1)：1—3．[4]H Akachi．Looped Capillary Heat Pipe[C]．Proceeding of 71 stJSME Spnng Annual Meeting．1994，3(940—10)；606—611．[5] S Nishio．Micro heat pipe with oscillating flow[J]．Energy con—servation，2003，55(4)：22—23．[6] 張璧光，高建民，伊松林，等．中國木材干燥節(jié)能減排技術(shù)研究現(xiàn)狀[J]．華北電力大學(xué)學(xué)報，2009(3)：38-42．(責(zé)任編輯：張楠)·8l·

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