矿井回风余热回收热管换热器优化设计与效率提升

"矿井回风余热回收用热管换热器的优化设计" 矿井回风余热回收是利用热管换热器技术的一种高效节能措施，它旨在捕获并利用矿井通风过程中排放的大量废热，从而提高能源利用率，减少能源浪费。热管换热器因其卓越的热传递性能，成为了这一领域的首选设备。 热管是一种特殊形式的传热元件，它主要通过相变过程实现热量的高效传输。在重力热管中，热管内部的工质（如水或某些混合物）在蒸发端吸收热量蒸发，然后在冷凝端释放热量并冷凝回液体，借助重力作用流回蒸发端，形成一个连续的热量转移循环。这种工作原理使得热管可以在无机械动力的情况下有效地转移热量。 鲍玲玲和李亚楠在《煤矿机电》期刊上发表的文章中，详细介绍了针对山西某煤矿的回风余热回收用热管换热器的设计过程。他们考虑了以下几个关键因素： 1. 管壳设计：管壳是热管换热器的基础结构，其设计直接影响到换热效率和耐久性。设计时需要确保管壳能够承受矿井环境中可能遇到的压力、温度变化，同时提供足够的空间以容纳热管并促进空气流动。 2. 工质选择：工质的选择对于热管的工作性能至关重要。合适的工质能够在低温差下快速蒸发和冷凝，提高热管的传热效率。文章中未明确指出具体工质，但通常会选择具有低沸点、高热导率和良好热稳定性的物质。 3. 热管长度与排列方式：热管的长度和排列方式影响着热量的传递效果。较长的热管可以增加热交换面积，但可能会增加阻力，影响空气流动；而合理的排列方式可以优化气流路径，增强传热。 4. 热平衡和传热系数计算：通过计算热平衡，可以确定换热器在实际工况下的热量回收能力。传热系数的计算则有助于评估换热器的热性能，通过调整翅片管的节距和翅片高度，可以优化热交换效率。 5. 翅片管的影响：翅片管增加了换热表面积，提高了热传递效率。研究表明，翅片管的节距和高度会影响空气流动和热交换效果。较小的节距和较高的翅片可以增强湍流，提高传热效率，但可能会增加阻力。 矿井回风余热回收用热管换热器的优化设计需要综合考虑多个因素，以实现最佳的热效率和经济性。通过深入研究这些参数，可以进一步提升换热器的性能，降低矿井运营成本，同时有助于环境保护。