CN111551069A - 一种提高沸腾换热效率的方法、系统及应用 - Google Patents

一种提高沸腾换热效率的方法、系统及应用 Download PDF

Info

Publication number
CN111551069A
CN111551069A CN202010431071.2A CN202010431071A CN111551069A CN 111551069 A CN111551069 A CN 111551069A CN 202010431071 A CN202010431071 A CN 202010431071A CN 111551069 A CN111551069 A CN 111551069A
Authority
CN
China
Prior art keywords
heat exchange
boiling heat
boiling
working medium
improving
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202010431071.2A
Other languages
English (en)
Inventor
曹阳
刘剑术
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shandong University
Original Assignee
Shandong University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shandong University filed Critical Shandong University
Priority to CN202010431071.2A priority Critical patent/CN111551069A/zh
Publication of CN111551069A publication Critical patent/CN111551069A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F19/00—Preventing the formation of deposits or corrosion, e.g. by using filters or scrapers
    • F28F19/002—Preventing the formation of deposits or corrosion, e.g. by using filters or scrapers by using inserts or attachments
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/48—Treatment of water, waste water, or sewage with magnetic or electric fields

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Water Treatment By Electricity Or Magnetism (AREA)

Abstract

本发明公开了一种提高沸腾换热效率的方法、系统及应用，其技术方案为：使沸腾换热工质流过强磁场区域，经磁化后再流回沸腾换热装置；工质在强磁场区域与沸腾换热装置之间形成循环，以使其在沸腾换热过程中工质始终保持磁化效应。本发明使工质经强磁场磁化，且在沸腾换热过程中始终保持磁化效应，从而提高沸腾换热的效率。

Description

一种提高沸腾换热效率的方法、系统及应用
技术领域
本发明涉及传热技术领域，尤其涉及一种提高沸腾换热效率的方法、系统及应用。
背景技术
沸腾作为一种常见的高效换热方式，它可以利用液态工质汽化时吸收大量的相变潜热，比单相对流换热具有更高的换热效率和强度，尤其适合热流密度比较高的换热场合，然而其换热效率也受诸多条件的限制。
目前工程上常用的强化沸腾换热的方式大致可分为两大类:(1)改变沸腾成核所在加热面的结构和表面特性，(2)改变换热工质流体的物理属性。其中，通过改变加热面的结构和表面特性来强化沸腾换热效能的方法主要包括，通过烧结，钎焊，火焰喷涂，电沉积或发泡等技术手段在加热面上形成孔隙率很高的涂层，或通过机械加工成型技术在加热面上生成双凹腔洞穴，这样可以增加加热面上活化的沸腾汽化核心的数量，提高沸腾气泡的成核密度，使得沸腾换热系数提高一个数量级以上，此外，还有某些表面擦拭-旋转，表面和流体振动以及使用静电场等主动增强技术，但这些技术通常会导致沸腾换热设备系统变得相当复杂，降低工作可靠性，因此大多没有在工程实际上得到广泛应用。
通过改变换热工质的物理属性来强化沸腾换热效能是近些年的研究热点，该类方法又可分为两类:一是往工质流体里加入少量表面活性剂或高分子聚合物添加剂，生成具有粘弹性的特殊流体，工质的物性会发生变化，如表面张力系数减小，粘性系数呈现出剪切稀释等非牛顿流体的特性，大多数研究发现沸腾换热效能得到一定程度的提升，但也有少数学者发现换热效果没有发生明显变化甚至恶化；二是往工质里添加粒径在纳米量级的金属或金属氧化物的固体颗粒(即纳米颗粒)，使其在布朗运动作用下稳定悬浮在基液里而不产生团聚和沉淀，生成一种被称为纳米流体的胶体悬浮液，不仅可以改变工质的物理属性如表面张力系数，导热系数等，也可以改变工质的沸腾特性和换热效能，大多数研究者发现加入纳米颗粒后，工质的沸腾换热效果得到一定程度的强化，但同样也有少数研究者发现换热效果恶化或没有明显变化。
然而上述通过往流体工质里添加表面活性/聚合物添加剂或纳米颗粒来强化沸腾换热的方法有时会产生一些负面效果，如某些添加剂可能具有较强的腐蚀性和毒性，会对换热设备产生腐蚀，甚至伤害人类和动植物的健康,使用后的工质如随意排放会对生态环境产生影响；纳米流体中的固体颗粒在工作过程中会逐渐团聚并沉积到换热设备管道的壁面上，容易阻塞阀门，泵等处的流动，对换热设备产生不必要的影响，而且为了达到较好的强化沸腾换热效率的目的，需要对溶液浓度或纳米颗粒的体积分数等关键参数进行精确地控制且保证其在工作过程中不发生变化，这无疑又提升了在工程实际中使用该技术的难度，沸腾发生时的高温环境通常会使表面活性剂失效或加速纳米颗粒在换热设备内壁面上的沉积，这也会影响其工作的稳定性。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种提高沸腾换热效率的方法、系统及应用，使工质经强磁场磁化，且在沸腾换热过程中始终保持磁化效应，从而提高沸腾换热的效率。
为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：
第一方面，本发明的实施例提供了一种提高沸腾换热效率的方法，使沸腾换热工质流过强磁场区域，经磁化后再流回沸腾换热装置；工质在强磁场区域与沸腾换热装置之间形成循环，以使其在沸腾换热过程中工质始终保持磁化效应。
作为进一步的实现方式，在磁化效应消失前，沸腾换热装置内的工质至少循环一遍。
作为进一步的实现方式，所述强磁场区域由磁化设备产生。
作为进一步的实现方式，通过改变强磁场区域的磁场强度和磁场区域长度以满足维持工质磁化效应要求。
第二方面，本发明实施例还提供了一种提高沸腾换热效率的系统，包括沸腾换热装置、磁化设备，所述沸腾换热装置和磁化设备之间通过循环管路连接形成回路。
作为进一步的实现方式，所述循环管路安装水泵；所述水泵设置于沸腾换热装置的工质流出端。
上述本发明的实施例的有益效果如下：
(1)本发明的一个或多个实施方式的工质水经强磁场磁化，且工质水形成循环，使得工质能在沸腾换热的整个过程中始终保持磁化效应；从而提高沸腾换热的效率；
(2)本发明的一个或多个实施方式不需要往原换热工质内添加任何添加剂或固体颗粒等，从而不会对换热设备和管路产生腐蚀及阻塞等；仅需要使用电磁线圈对工质进行一定时间的磁化，消耗能量少，对环境无污染。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1是本发明根据一个或多个实施方式的结构示意图；
其中，1、沸腾换热装置，2、水泵，3、循环管路，4、磁化设备。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合；
术语解释部分:本申请中的术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或为一体；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部连接，或者两个元件的相互作用关系，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明的具体含义。
实施例一：
本实施例提供了一种提高沸腾换热效率的方法，使沸腾换热装置内的工质通过强磁场区域，磁化后的工质流回沸腾换热装置；工质在强磁场区域与沸腾换热装置之间形成循环，以使在沸腾换热过程中工质始终保持磁化效应。
具体的，由于常见的沸腾换热工质水经强磁场磁化后，其物性参数会发生一定的变化，主要表现为表面张力的降低；工质表面张力的降低会使得沸腾气泡的最大直径减小，但气泡成核的数量和密度增大，气泡脱离频率增大，更容易从换热面带走热量，从而提高沸腾换热的效率。但是如果撤去磁场，磁化水的磁化效应会逐渐消失，因此，本实施例使工质在强磁场区域与沸腾换热装置之间形成循环，以在沸腾换热的整个过程中始终保持磁化效应。
磁化工质水循环的流率应根据相关条件进行选择，保证在磁化效应消失前，沸腾换热装置内的工质至少循环一遍。如在强度1000mT的磁场下磁化的工质水表面张力会降低2％左右，但如果撤去磁场，20分钟左右，磁化效应将消失；因此应保证在20分钟内，沸腾换热设备的所有工质水循环至少一遍。工质水流动速率一般由换热需求决定，不可随意变动，对于保持工质水磁化效应的要求，可以通过改变磁场强度和磁场区域长度来调节。
本实施例不需要往原换热工质内添加任何添加剂或固体颗粒等，从而不会对换热设备和管路产生腐蚀及阻塞等；仅需要对工质进行一定时间的磁化，消耗能量少，对环境无污染。
实施例二：
本实施例提供了一种提高沸腾换热效率的系统，如图1所示，包括沸腾换热装置1、磁化设备4、水泵2和循环管路3，所述沸腾换热装置1和磁化设备4之间通过循环管路3连接形成回路。
本实施例从沸腾换热装置1合适的位置引出工质，经水泵2驱动，在循环管路3中流动，使工质水流经磁化设备4产生的强磁场区域，工质水在流经该磁场区域时被磁化，然后再经循环管路3流回沸腾换热装置1。
本实施例采用的磁化设备4并非固定不变的，可根据沸腾换热装置1的具体情况进行适当调整，只要能保证工质水得到充分的磁化并在沸腾换热进行过程中能始终保持磁化效应即可。本实施例无需对原有换热设备进行较大的改动，特别适合某些无法对原有换热设备进行较大改造的换热场合。
实施例三：
本实施例提供了实施例一所述的提高强化沸腾换热效率的方法在动力工程的应用。
实施例四：
本实施例提供了实施例一所述的提高强化沸腾换热效率的方法在化工工程的应用。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种提高沸腾换热效率的方法，其特征在于，使沸腾换热工质流过强磁场区域，经磁化后再流回沸腾换热装置；工质在强磁场区域与沸腾换热装置之间形成循环，以使其在沸腾换热过程中工质始终保持磁化效应。
2.根据权利要求1所述的一种提高沸腾换热效率的方法，其特征在于，在磁化效应消失前，沸腾换热装置内的工质至少循环一遍。
3.根据权利要求1所述的一种提高沸腾换热效率的方法，其特征在于，所述强磁场区域由磁化设备产生。
4.根据权利要求1所述的一种提高沸腾换热效率的方法，其特征在于，通过改变强磁场区域的磁场强度和磁场区域长度以满足工质磁化效应要求。
5.一种提高强化沸腾换热效率的系统，其特征在于，用于实现如权利要求1-4任一所述的提高强化沸腾换热效率的方法。
6.根据权利要求5所述的一种提高强化沸腾换热效率的系统，其特征在于，包括沸腾换热装置、磁化设备，所述沸腾换热装置和磁化设备之间通过循环管路连接形成回路。
7.根据权利要求6所述的一种提高强化沸腾换热效率的系统，其特征在于，所述循环管路安装水泵。
8.根据权利要求7所述的一种提高强化沸腾换热效率的系统，其特征在于，所述水泵设置于沸腾换热装置的工质流出端。
9.如权利要求1-4任一所述的提高强化沸腾换热效率的方法在动力工程的应用。
10.如权利要求1-4任一所述的提高强化沸腾换热效率的方法在化工工程的应用。
CN202010431071.2A 2020-05-20 2020-05-20 一种提高沸腾换热效率的方法、系统及应用 Pending CN111551069A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010431071.2A CN111551069A (zh) 2020-05-20 2020-05-20 一种提高沸腾换热效率的方法、系统及应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010431071.2A CN111551069A (zh) 2020-05-20 2020-05-20 一种提高沸腾换热效率的方法、系统及应用

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN111551069A true CN111551069A (zh) 2020-08-18

Family

ID=72000436

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010431071.2A Pending CN111551069A (zh) 2020-05-20 2020-05-20 一种提高沸腾换热效率的方法、系统及应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111551069A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111964514A (zh) * 2020-08-29 2020-11-20 燕山大学 脉动流场下黄原胶-非牛顿纳米流体换热器

Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02227193A (ja) * 1988-10-11 1990-09-10 Takeo Oe 水路内の錆および／またはスケールの発生を防止する方法
CN2202884Y (zh) * 1994-11-24 1995-07-05 铁道部科学研究院运输及经济研究所 电加热装置
CN2227123Y (zh) * 1994-04-28 1996-05-15 王友礼 强磁化节能保健蒸馏水装置
CN1656347A (zh) * 2002-03-27 2005-08-17 马格尼蒂泽尔工业技术有限公司 用于增强制冷剂性能的磁性装置
CN1995898A (zh) * 2006-12-21 2007-07-11 清华大学 热磁对流式磁性流体对流换热系统
CN201225796Y (zh) * 2008-06-03 2009-04-22 华南理工大学 乙醇水溶液多孔蒸发的室温磁制冷机主动式回热器
CN101581683A (zh) * 2009-06-29 2009-11-18 长沙理工大学 磁场作用下纳米流体真空热管传热特性的实验装置
CN203298644U (zh) * 2013-04-27 2013-11-20 上海大学 应用于微重力条件下的沸腾换热装置
US20150114007A1 (en) * 2013-10-25 2015-04-30 The Johns Hopkins University Magnetocaloric materials for cryogenic liquification
CN106197117A (zh) * 2016-06-30 2016-12-07 苏州暖舍节能科技有限公司 一种微通道换热器系统
JP2018091391A (ja) * 2016-12-01 2018-06-14 株式会社前川製作所 ボイルオフガスの液化システム
CN108199560A (zh) * 2017-12-13 2018-06-22 南京工业大学 一种充灌磁性液体的脉动热管的热电转换装置
CN110746030A (zh) * 2019-09-25 2020-02-04 北京环健畅想量子科技有限公司 一种制备小分子团水的方法
CN210241527U (zh) * 2019-04-10 2020-04-03 北京中天正源生态科技有限公司 电磁水雾直喷蒸汽装置

Patent Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02227193A (ja) * 1988-10-11 1990-09-10 Takeo Oe 水路内の錆および／またはスケールの発生を防止する方法
CN2227123Y (zh) * 1994-04-28 1996-05-15 王友礼 强磁化节能保健蒸馏水装置
CN2202884Y (zh) * 1994-11-24 1995-07-05 铁道部科学研究院运输及经济研究所 电加热装置
CN1656347A (zh) * 2002-03-27 2005-08-17 马格尼蒂泽尔工业技术有限公司 用于增强制冷剂性能的磁性装置
CN1995898A (zh) * 2006-12-21 2007-07-11 清华大学 热磁对流式磁性流体对流换热系统
CN201225796Y (zh) * 2008-06-03 2009-04-22 华南理工大学 乙醇水溶液多孔蒸发的室温磁制冷机主动式回热器
CN101581683A (zh) * 2009-06-29 2009-11-18 长沙理工大学 磁场作用下纳米流体真空热管传热特性的实验装置
CN203298644U (zh) * 2013-04-27 2013-11-20 上海大学 应用于微重力条件下的沸腾换热装置
US20150114007A1 (en) * 2013-10-25 2015-04-30 The Johns Hopkins University Magnetocaloric materials for cryogenic liquification
CN106197117A (zh) * 2016-06-30 2016-12-07 苏州暖舍节能科技有限公司 一种微通道换热器系统
JP2018091391A (ja) * 2016-12-01 2018-06-14 株式会社前川製作所 ボイルオフガスの液化システム
CN108199560A (zh) * 2017-12-13 2018-06-22 南京工业大学 一种充灌磁性液体的脉动热管的热电转换装置
CN210241527U (zh) * 2019-04-10 2020-04-03 北京中天正源生态科技有限公司 电磁水雾直喷蒸汽装置
CN110746030A (zh) * 2019-09-25 2020-02-04 北京环健畅想量子科技有限公司 一种制备小分子团水的方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
冯喜忠 等: "磁场作用下水或油的沸腾换热实验", 《信阳师范学院学报》 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111964514A (zh) * 2020-08-29 2020-11-20 燕山大学 脉动流场下黄原胶-非牛顿纳米流体换热器

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Wu et al. A review on the effect of external fields on solidification, melting and heat transfer enhancement of phase change materials
CN100552368C (zh) 热磁对流式磁性流体对流换热系统
Beiki et al. Turbulent mass transfer of Al 2 O 3 and TiO 2 electrolyte nanofluids in circular tube
US20120199320A1 (en) Method and apparatus for improving heat transfer in industrial water systems with ferrofluids
WO2006010124A3 (en) Fluid conditioning system and method
CN111551069A (zh) 一种提高沸腾换热效率的方法、系统及应用
CN111207619B (zh) 一种高效沸腾强化换热管及其制作方法
Lu et al. Improvement of CO2 absorption using Al2O3 nanofluids in a stirred thermostatic reactor
CN101391183B (zh) 氧化铜减阻纳米流体的制备方法
CN101391184B (zh) 碳纳米管减阻纳米流体的制备方法
JP4151775B2 (ja) 抵抗低減効果を有する氷・水スラリーの生成方法、その輸送方法及びその輸送システム
WO2014146599A1 (zh) 一种用于冷却水塔的水处理装置
CN204187904U (zh) 一种热交换循环管路
JP4778941B2 (ja) 冷却方法および冷却装置
CN114605966A (zh) 一种用于热管传热的纳米流体工质及其制备方法
JP5555625B2 (ja) 自然循環システムの安定化方法、熱回収システムおよび除熱媒体
CN108970421A (zh) 一种高效淡化海水的碳纳米管-醋酸纤维素膜及制备方法
CN113755139A (zh) 一种强化纳米悬浮液传热性能的方法
CN102531147B (zh) 改造传统循环冷却水的臭氧处理设备的方法
CN1493841A (zh) 纳米流体振荡热管
CN201799428U (zh) 外部冷却加热清洗槽
Abdulbari et al. Studying the effect of magnetic force on increasing the drag reduction performance of suspended solids on the turbulent flow in pipelines: an experimental approach
CN110617142B (zh) 基于分层花状纳米颗粒流体的内燃机冷却系统及方法
CN1797624B (zh) 铁氧体磁性流体
RU2624113C2 (ru) Магнитореологический теплоноситель и способ его применения

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination