International Journal of Heat and M

International Journal of Heat and Mass Transfer 91 (2015) 302–310






Study on the heat transfer characteristics of a moderate-temperature heat pipe heat exchanger
Chaoling Han ⇑, Linjiang Zou
School of Energy and Environment, Anhui University of Technology, Ma’an shan 243002, China



a r t i c l e i n f o


Article history:
Received 1 March 2015
Accepted 23 July 2015


Keywords: Mathematical model Heat pipe
Heat exchange Numerical simulation
a b s t r a c t


By established the mathematical model in heat pipe heat exchanger (HPHE) system, numerical simula- tion method is used for temperature field, flow field distribution in heat exchanger simulated calculation. The establishment of a single heat pipe inner temperature field model is used as numerical simulation, focus on transition part and inside and outside of each row of heat pipe temperature distribution for moderate-temperature HPHE. Through single heat pipe heat transfer model to analyze the heat pipe heat transfer characteristics in the heat exchanger. The research provides a theoretical basis for the safety of each row of heat pipe heat cohesion in different regions inside the tube.
© 2015 Elsevier Ltd. All rights reserved.



1. Introduction

HPHE are largely used for energy recovery purposes both in civil and in industrial air-to-air or gas-to-gas heat recovery applications. HPHE can promote relatively high heat transfer effectiveness, they do not need any power input, they do not present moving parts (thus endorsing higher reliability in comparison to ‘‘active systems’’ based on vapor compression heat recovery units) and they allow theoretically complete separation between hot and cold fluids [1–10].
Theoretical and experimental studies have been conducted to investigate medium-and low-temperature HPHE [11–15]. The
P1–P2 method, combine with the e — NTU method in thermoeco-
nomic optimization analysis is presented for estimating the opti- mum HPHE effectiveness for energy recovery applications [16]. Hagens et al. [17] studied experimentally the heat pipe-equipped heat exchanger with two filling ratios of R134a, 19% and 59% which demonstrates that a heat pipe equipped heat exchanger is a good alternative for air–air exchangers in process conditions when air–water cooling is impossible. The proposed row-by-row heat transfer model is useful for understanding the temperature distribution of each row and can be used to predict the cold-side inlet temperature of a liquid metal HPHE with counter flow [18]. With reference to the experimental results obtained, the following points play vital roles in increasing the efficiency and effectiveness of HPHE [19]:


⇑ Corresponding author. Tel./fax: [phone].
E-mail address: [e-mail] (C. Han).
(a) Using finned pipes.
(b) Increasing the number of rows.
(c) Complete insulation of the test rig.
(d) Perfect sealing of pipes.

This study established the mathematical models for liquid film of evaporation section, internal condensation section, evaporation section and liquid pool of the single heat pipe. On the film segment, using Nusselt theory of heat transfer of vertical laminar film con- densation as the basis, and considering the effect of vapor velocity and vapor–liquid interfacial shear stress on the film, then analysis of force and heat transfer in micro control element and established a closed equation, finally infer the relation between the height of liquid film, interfacial shear force and the film thickness.
In addition, focus on moderate-temperature HPHE which have heat pipe groups by filled with different working medium and the complexity of the transition structure of adjacent parts, using ordinary discrete HPHE calculation model to determine the temperature section of the heat pipe heat exchanger structure parameters and the heat transfer capability. Established moderate-temperature HPHE simulation model in this basis and
use effective transfer units (e — NTU) method, to realize the
temperature field calculation in cold and heat side inside the HPHE through many iterations.

2. Thermal model of the HPHE

Working medium heat pipe usually used water, mercury, naphthalene, 1-methyl-2-pyrrolidinone, diphenyl ether etc. Working

http://dx.doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2015.07.107 0017-9310/© 2015 Elsevier Ltd. All rights reserved.


C. Han, L. Zou / International Journal of Heat and Mass Transfer 91 (2015) 302–310 303

temperature of heat pipe range at 270–400 ○C generally used 1-methyl-2-pyrrolidinone or naphthalene as medium. The estab- lishment of moderate-temperature HPHE optimization mathemat- ical model, by calculation model or the effective degree – number
of transfer units (e — NTU) method, through several iterations to
achieve moderate-temperature HPHE in the cold side and the hot side temperature field distribution. This study also established the internal heat transfer model of single heat pipe, study in the heat transfer characteristics of single heat pipe on the heat exchanger.
The heat pipe heat exchanger in the calculation of the mathe- matical model, the study made the following assumptions:

(a) In the HPHE, the temperature is continuously changing, take their arithmetic mean temperature of temperature section as the row qualitative temperature of heat pipe fluid outside.
(b) As the heat pipe has good heat preservation, constant tem- perature keeping process we assume that the working fluid in the tube temperature of evaporation from the section to the condenser section, and ignore the heat loss for HPHE to the external environment.
(c) Relative to HPHE heat exchange area, the baffle area is very small which the conductivity of baffle area is also very small, thus ignore the heat transfer by baffle.

value as the hot side of the fluid outlet temperature value of intermediate temperate, preliminary design in the calculation of heat exchanger temperature non-transition section by using the heat pipe average pressure and temperature model with equiva- lent barrier wall. Secondly, checking the preliminary design of non-transitional part of intermediate temperate section. The inter- mediate section temperate of HPHE which made of naphthalene as the working fluid in the tube. Steam in the naphthalene heat pipe during normal working temperature range is 250–400 ○C. Because the heat transfer capability is proportional to the heat pipe steam temperature. So long as the last row of naphthalene heat non-transitional section temperature tube design requirements, it can ensure the whole temperature in transitional section of heat pipe in line with the conditions of all.
Heat transfer model of the heat pipe as shown in Fig. 2.1. In determining the structure of the heat pipe, the maximum trans- mission capability determined by the heat pipe steam temperature inside the heat pipe, directly be expressed as a function of the internal heat pipe steam temperature:

Q ¼ f ðT j Þ ð1Þ
The change of temperature difference of cold, hot fluid in the heat pipe of in the jth row can be obtain by functional relationship of heat transfer surface temperature along the exponential law:

Structure model design of HPHE system
DT j ¼ .Th
c . 0:5lKðAj Aj—1
1 — T2 e—
þ Þ ð2Þ

Model design of non-transition section in the heat exchanger
Firstly is the calculation model with the equivalent barrier wall determined that the original process data, assuming a temperature

In the ideal case, it can obtain the expression of the transmis- sion power for jth row of single and heat pipe internal steam tem- perature through the heat pipe thermal resistance model:



304

Fig. 2.1. Heat transfer model of HPHE.



Q j ¼ D

j
p

j j

j ! !

ð3Þ
medium temperature coupled together by using discrete mathe- matical model, and finally optimize the transition part with combi- nation with water–carbon steel heat pipe and naphthalene heat
pipe.


j Rh þ Rwh þ Rhi


v ¼ j
p
× T2 —
KAj—1=2 DT m


2Cc mc

Temperature field model of HPHE system
Rj j
j ! !

h þ Rwh þ Rhi


þ j
p
× T1 —
KAj—1=2 DT m


2Cc mc
ð4Þ
The transition is the unstable region in the HPHE, so it is one of the most important aspects of the regional security link. The tem-
Heat pipe power and steam temperature in have limit range, the constraint conditions are as follows:
perature field model of the moderate-temperature HPHE is to cal- culate the transition section of the heat pipe inner working
medium temperature whether they are allowable in the range.
Q j 6 Q
T j P Tv min ð5Þ
lim v ;
Recalculate the cold fluid inlet temperature, outlet temperature of hot fluid. If the maximum longitudinal tube row number of tube equal of initial design, then design the intermediate temperate part in the non-transitional section. If the maximum longitudinal tube row number with the initial design of rows are not equal, the two recalculated values of working parameters as
According to the calculation model of equivalent barrier wall
mathematics, firstly assuming the cold fluid outlet temperature, then repeated iterative calculation, finally calculated the inlet and outlet temperature of cold fluid and hot fluid.
According to the heat transfer unit (e — NTU) method, the heat
flow of each row of heat pipe can be calculated. According to the heat balance:
non-transitional section should design again, temperature in a
Chf

h. hf

Kết quả (Việt) 1:

Các tạp chí quốc tế của nhiệt và khối lượng chuyển 91 (2015) 302-310 Nghiên cứu vào các đặc tính truyền nhiệt một trao đổi nhiệt nhiệt độ trung bình nhiệt ốngChaoling Han ⇑, lâm ZouTrường năng lượng và môi trường, trường đại học công nghệ an huy Ma'an shan 243002, Trung Quốc r t tôi c l e tôi n f o Bài viết lịch sử:Nhận được 1 tháng ba năm 2015Được chấp nhận ngày 23 tháng 7 năm 2015 Từ khóa: Mô hình toán học nhiệt ốngTrao đổi nhiệt số mô phỏngmột b s t r một t c Bởi thành lập mô hình toán học trong hệ thống trao đổi nhiệt (HPHE) của nhiệt ống, số simula-tion phương pháp được sử dụng cho nhiệt độ quấn, flow quấn phân phối trong tính toán bộ trao đổi nhiệt mô phỏng. Việc thành lập một đơn nhiệt ống bên trong nhiệt độ quấn mô hình được sử dụng như là số mô phỏng, tập trung vào quá trình chuyển đổi một phần và bên trong và bên ngoài của mỗi hàng nhiệt ống nhiệt độ phân phối cho nhiệt độ trung bình HPHE. Thông qua đơn nhiệt ống nhiệt chuyển mẫu để phân tích các nhiệt ống nhiệt chuyển đặc tính thiết bị trao đổi nhiệt. Các nghiên cứu cung cấp một cơ sở lý thuyết cho sự an toàn của mỗi hàng nhiệt ống nhiệt gắn kết trong các khu vực khác nhau bên trong các ống.© 2015 Elsevier Ltd. Tất cả các quyền. 1. giới thiệuHPHE chủ yếu được sử dụng cho mục đích phục hồi năng lượng trong dân sự và trong các ứng dụng phục hồi nhiệt không đối không hoặc khí khí công nghiệp. HPHE có thể thúc đẩy nhiệt độ tương đối cao chuyển hiệu quả, họ không cần bất cứ quyền lực đầu vào, họ không thể hiện bộ phận chuyển động (do đó tuyên bố độ tin cậy cao hơn so với '' hoạt động hệ thống '' dựa trên đơn vị phục hồi nhiệt hơi nén) và họ cho phép lý thuyết hoàn thành sự tách biệt giữa nóng và lạnh fluids [1-10].Nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm đã được thực hiện để điều tra phương tiện truyền thông- và nhiệt độ thấp HPHE [11-15]. CácPhương pháp P1-P2, kết hợp với e-NTU phương pháp trong thermoeco -nomic tối ưu hóa phân tích được trình bày cho ước tính hiệu quả HPHE opti-mẹ cho các ứng dụng phục hồi năng lượng [16]. Hagens et al. [17] nghiên cứu thử nghiệm trang bị ống nhiệt trao đổi nhiệt với hai tỷ lệ filling của R134a, 19% và 59% đó chứng tỏ rằng một trao đổi nhiệt nhiệt ống được trang bị là một lựa chọn tốt cho máy-máy trao đổi trong quá trình điều kiện khi máy-nước làm mát là không thể. Các mô hình chuyển đề xuất hàng bởi hàng nhiệt là hữu ích cho sự hiểu biết sự phân bố nhiệt độ của mỗi hàng và có thể được sử dụng để dự đoán nhiệt độ lạnh phía đầu vào của một HPHE kim loại lỏng với số lượt truy cập flow [18]. Với tham chiếu đến các kết quả thử nghiệm thu được, những điểm sau đây đóng vai trò quan trọng trong việc tăng efficiency và hiệu quả của HPHE [19]: Các tác giả Corresponding ⇑. Điện thoại/fax: + 86 13635553993.E-mail địa chỉ: [e-mail] (C. Han).(a) bằng cách sử dụng finned ống.(b) tăng số lượng hàng.(c) hoàn thành cách nhiệt của các giàn khoan thử nghiệm.(d) hoàn hảo niêm phong của ống.Nghiên cứu này thành lập mô hình toán học cho chất lỏng film của bay hơi phần, phần nội bộ ngưng tụ, bay hơi phần và lỏng Hồ bơi của ống nhiệt duy nhất. Trên các phân đoạn film, bằng cách sử dụng Nusselt lý thuyết của trao đổi nhiệt của film tầng ép dọc con-densation như là cơ sở, và xem xét tác động của tốc độ hơi và hơi-chất lỏng interfacial ứng suất cắt ngày film, sau đó phân tích của lực lượng và nhiệt chuyển giao trong phần tử vi điều khiển và thành lập một phương trình đóng cửa, finally suy ra mối quan hệ giữa chiều cao của chất lỏng film , interfacial cắt lực lượng và độ dày của film.Ngoài ra, tập trung vào nhiệt độ trung bình HPHE có nhiệt ống nhóm bởi filled với khác nhau làm việc trung bình và sự phức tạp của quá trình chuyển đổi cấu trúc của bộ phận liền kề, bằng cách sử dụng bình thường rời rạc HPHE mô hình tính toán để xác định phần nhiệt độ của tham số cấu trúc nhiệt ống trao đổi nhiệt và khả năng chuyển nhiệt. Thành lập trung bình-nhiệt độ HPHE mô phỏng mô hình trong cơ sở này vàsử dụng hiệu quả truyền đơn vị (e-NTU) phương pháp, để nhận ra cácnhiệt độ quấn tính toán trong mặt lạnh và nhiệt bên trong HPHE thông qua nhiều lặp đi lặp lại.2. nhiệt mô hình của HPHELàm việc nhiệt độ trung bình thường được sử dụng ống nước, thủy ngân, Naphtalen, 1-methyl-2-pyrrolidinone, diphenyl ete vv. Làm việchttp://DX.Doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2015.07.107 0017-9310 / © 2015 Elsevier Ltd. Tất cả các quyền. C. Han, L. Zou / quốc tế tạp chí nhiệt và khối lượng chuyển 91 (2015) 302-310 303nhiệt độ của phạm vi ống nhiệt tại 270-400 ○C thường sử dụng 1-methyl-2-pyrrolidinone hoặc Naphtalen như là phương tiện. Estab-lishment của nhiệt độ trung bình HPHE tối ưu hóa mathemat - ical mô hình, mô hình tính toán hoặc mức độ hiệu quả-sốđơn vị chuyển (e-NTU) phương pháp, thông qua một số lặp đi lặp lại đểđạt được nhiệt độ trung bình HPHE mặt lạnh và phân phối quấn nhiệt độ nóng bên. Nghiên cứu này cũng thành lập các mô hình chuyển nhiệt nội bộ của đơn nhiệt ống, nghiên cứu trong các đặc điểm chuyển giao nhiệt của đơn nhiệt ống trên trao đổi nhiệt.Thiết bị trao đổi nhiệt ống của nhiệt trong tính toán của mathe - matical mô hình, nghiên cứu thực hiện các giả định sau đây:(a) trong HPHE, nhiệt độ đang liên tục thay đổi, đi của nhiệt độ trung bình cộng của nhiệt độ như nhiệt độ chất lượng hàng của nhiệt ống fluid bên ngoài.(b) như ống nhiệt đã bảo quản tốt nhiệt, tem-perature liên tục giữ quá trình chúng tôi giả định rằng làm việc fluid ống nhiệt độ bay hơi từ phần phần bình ngưng, và bỏ qua mất nhiệt cho HPHE với môi trường bên ngoài.(c) tương đối với khu vực HPHE nhiệt trao đổi, baffle khu vực này là rất nhỏ độ dẫn điện của khu vực baffle cũng là rất nhỏ, do đó bỏ qua truyền nhiệt bởi baffle.giá trị như mặt nóng của giá trị nhiệt độ ổ cắm trên fluid trung gian ôn đới, sơ bộ thiết kế trong tính toán bộ trao đổi nhiệt nhiệt độ không phải chuyển đổi phần bằng cách sử dụng nhiệt ống trung bình áp lực và nhiệt độ mô hình với equiva-vay tường rào cản. Thứ hai, kiểm tra thiết kế sơ bộ của phòng không chuyển tiếp phần trung gian phần ôn đới. Inter - trung gian phần ôn đới của HPHE làm bằng Naphtalen là fluid làm việc trong ống. Hơi nước trong các đường ống nhiệt Naphtalen trong phạm vi nhiệt độ làm việc bình thường là 250-400 ○C. Bởi vì khả năng chuyển nhiệt là tỷ lệ thuận với nhiệt độ hơi ống nhiệt. Do đó, miễn là dòng cuối cùng của Naphtalen nhiệt yêu cầu thiết kế ống nhiệt độ phòng không chuyển tiếp phần, nó có thể đảm bảo nhiệt độ toàn bộ trong chuyển tiếp phần nhiệt ống phù hợp với các điều kiện của tất cả.Nhiệt chuyển mô hình của các đường ống nhiệt như minh hoạ trong hình 2.1. Trong việc xác định cấu trúc của các đường ống nhiệt, khả năng xuyên-nhiệm vụ tối đa được xác định bởi nhiệt độ hơi ống nhiệt bên trong đường ống nhiệt, trực tiếp được thể hiện như là một chức năng của nhiệt độ hơi ống nhiệt nội bộ: Q ¼ f ðT j Þ ð1ÞSự thay đổi của sự khác biệt nhiệt độ của lạnh, nóng fluid trong các đường ống nhiệt của ở dòng jth có thể được thu được bằng mối quan hệ chức năng của nhiệt chuyển nhiệt độ bề mặt dọc theo định luật hàm mũ: Thiết kế mô hình cấu trúc của hệ thống HPHEDT j ¼. Thc. 0:5lKðAj Aj-11 — T2 e-þ Þ ð2Þ Mẫu thiết kế của không phải chuyển đổi phần thiết bị trao đổi nhiệtTrước hết là các mô hình tính toán với các bức tường rào cản tương đương xác định rằng ban đầu dữ liệu quá trình, giả sử một nhiệt độTrong trường hợp lý tưởng, nó có thể có được biểu hiện của sức mạnh transmis-sion cho jth hàng của đơn và nhiệt ống hơi kiểu nội bộ tem-perature thông qua mô hình kháng nhiệt ống nhiệt: 3042.1 hình. Nhiệt chuyển mô hình HPHE. Q j ¼ D jp j jj ! !ð3Þnhiệt độ trung bình đi đôi với nhau bằng cách sử dụng rời rạc mathe - mô hình matical, và finally tối ưu hóa phần chuyển đổi với kết hợp nước với nước-cacbon thép nhiệt ống và Naphtalen nhiệtống. j Rh þ Rwh þ Rhi v ¼ jp× T2-KAj — 1 = 2 DT m 2Cc mc Nhiệt độ quấn mô hình của hệ thống HPHE RJ jj ! ! h þ Rwh þ Rhi þ jp× T1 —KAj — 1 = 2 DT m 2Cc mcð4ÞQuá trình chuyển đổi là khu vực không ổn định trong HPHE, do đó, nó là một trong những khía cạnh quan trọng nhất của liên kết khu vực an ninh. Tem-Nhiệt ống điện và hơi nước nhiệt độ trong có phạm vi giới hạn, các điều kiện hạn chế như sau:perature quấn mô hình của HPHE nhiệt độ trung bình là cal-culate phần chuyển tiếp làm việc bên trong ống nhiệtnhiệt độ trung bình cho dù họ được cho phép trong phạm vi.Q j 6 QT j P Tv min ð5ÞLim v;Tính toán lại lạnh fluid inlet nhiệt độ, nhiệt độ ổ cắm của nóng fluid. Nếu tối đa dọc ống hàng số lượng ống bằng thiết kế ban đầu, sau đó thiết kế phần ôn đới Trung gian trong phần phòng không chuyển tiếp. Nếu tối đa dọc ống số hàng với thiết kế ban đầu của hàng không bằng nhau, hai tính toán lại giá trị của tham số làm việc như làTheo các mô hình tính toán của hàng rào tương đương tườngtoán học, các firstly giả sử lạnh fluid cửa hàng nhiệt độ, sau đó tính toán lặp đi lặp lại lặp đi lặp lại, finally tính nhiệt độ đầu vào và cửa hàng của fluid lạnh và nóng fluid.Theo các đơn vị chuyển nhiệt (e-NTU) phương pháp, nhiệtflow của mỗi hàng nhiệt ống có thể được tính toán. Theo sự cân bằng nhiệt:Phòng không chuyển tiếp phần cần thiết kế lại, nhiệt độ trong mộtCHF h. hf

Kết quả (Việt) 2:

Tạp chí Quốc tế về nhiệt và Mass Chuyển 91 (2015) 302-310 Nghiên cứu về các đặc tính truyền nhiệt của một người ôn hòa nhiệt độ trao đổi nhiệt ống nhiệt Chaoling Han ⇑, Lâm Giang, Bạch Sơn Zou Trường Năng lượng và Môi trường, An Huy Đại học Công nghệ, Ma'an shan 243.002, Trung Quốc một rticleinfo Điều lịch sử: Nhận ngày 01 tháng 3 năm 2015 được chấp nhận ngày 23 tháng 7 năm 2015 Từ khóa: Toán học mô hình ống nhiệt trao đổi nhiệt mô phỏng số một bstract By thành lập các mô hình toán học trong bộ trao đổi nhiệt ống nhiệt hệ thống (HPHE), phương pháp tion simula- số được sử dụng cho nhiệt độ fi lĩnh, fl ow fi lĩnh phân phối trong trao đổi nhiệt mô phỏng tính toán. Việc thành lập một ống dẫn nhiệt nhiệt độ bên trong mô hình fi lĩnh duy nhất được sử dụng như là mô phỏng số, tập trung vào một phần quá trình chuyển đổi và bên trong và bên ngoài của mỗi hàng của phân bố nhiệt độ ống dẫn nhiệt cho vừa phải, nhiệt độ HPHE. Thông qua ống dẫn nhiệt mô hình truyền nhiệt duy nhất để phân tích các ống dẫn nhiệt đặc điểm truyền nhiệt trong các thiết bị trao đổi nhiệt. Nghiên cứu này cung cấp một cơ sở lý luận cho sự an toàn của mỗi hàng của ống nhiệt gắn kết nhiệt ở các vùng khác nhau bên trong ống. © 2015 Elsevier Ltd Tất cả các quyền. 1. Giới thiệu HPHE phần lớn được sử dụng cho mục đích khôi phục năng lượng cả trong dân dụng và trong các ứng dụng thu hồi nhiệt công nghiệp không-đối-không khí hoặc khí-to-khí. HPHE có thể phát huy hiệu quả truyền nhiệt tương đối cao, họ không cần bất kỳ đầu vào quyền lực, họ làm bộ phận chuyển động không có mặt (do đó ủng hộ độ tin cậy cao hơn so với '' hệ thống đang hoạt động '' dựa trên các đơn vị thu hồi nhiệt nén hơi) và họ cho phép về mặt lý thuyết hoàn chỉnh tách biệt giữa uids fl nóng và lạnh [1-10]. Các nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm đã được tiến hành để điều tra trung và nhiệt độ thấp HPHE [11-15]. Các phương pháp P1-P2, kết hợp với các e - Phương pháp NTU trong thermoeco- phân tích tối ưu hóa kinh được trình bày để ước lượng hiệu quả opti- mẹ HPHE cho các ứng dụng phục hồi năng lượng [16]. Hagens et al. [17] nghiên cứu thực nghiệm sự nhiệt Bộ trao đổi nhiệt ống trang bị hai hệ số fi lling của R134a, 19% và 59% trong đó chứng tỏ rằng một ống dẫn nhiệt Bộ trao đổi nhiệt được trang bị là một lựa chọn tốt cho bộ trao đổi không khí-khí trong điều kiện quá trình khi làm mát không khí-nước là không thể. Hàng-by-hàng mô hình truyền nhiệt được đề xuất là hữu ích trong việc tìm hiểu sự phân bố nhiệt độ của mỗi hàng và có thể được sử dụng để dự đoán nhiệt độ đầu vào lạnh bên của một HPHE kim loại lỏng với counter fl ow [18]. Có sự tham khảo các kết quả thực nghiệm thu được, những điểm sau đây đóng vai trò quan trọng trong việc tăng tính hiệu ef fi và hiệu quả của HPHE [19]: ⇑ Tương ứng với tác giả. . Tel / fax: [phone]. địa chỉ E-mail: [e-mail] (C. Han). (A) Sử dụng fi nned ống. (B) Tăng số lượng hàng. (C) cách nhiệt toàn bộ các giàn khoan thử nghiệm . (d) Perfect niêm phong của đường ống. Nghiên cứu này thành lập các mô hình toán học cho fi lm lỏng của phần bốc hơi, phần ngưng tụ nội bộ, phần bay hơi và hồ bơi chất lỏng của các ống dẫn nhiệt duy nhất. Trên phân khúc fi lm, sử dụng Nusselt lý thuyết truyền nhiệt của thành lớp dọc fi lm con- densation làm cơ sở, và xem xét ảnh hưởng của vận tốc hơi và ứng suất cắt bề hơi lỏng trên lm fi, sau đó phân tích các lực lượng và truyền nhiệt trong hệ vi điều khiển yếu tố và thành lập một phương trình khép kín, fi nally suy ra mối quan hệ giữa chiều cao của lm fi lỏng, lực cắt bề và độ dày fi lm. Ngoài ra, tập trung vào ôn hòa nhiệt độ HPHE đó có các nhóm ống dẫn nhiệt bằng fi lled với vừa làm việc khác nhau và sự phức tạp của cơ cấu chuyển đổi của các bộ phận lân cận, sử dụng các mô hình tính toán HPHE rời rạc thông thường để xác định phần nhiệt độ của ống nhiệt Bộ trao đổi nhiệt thông số cấu trúc và khả năng truyền nhiệt. Được thành lập từ trung bình nhiệt độ mô hình mô phỏng HPHE tại cơ sở này và sử dụng đơn vị chuyển giao có hiệu quả (e - NTU) phương pháp, để nhận ra các fi nhiệt độ tính toán trong lĩnh lạnh và nhiệt phía bên trong HPHE qua nhiều lần lặp lại. 2. Mô hình nhiệt của HPHE Working ống dẫn nhiệt trung bình thường được sử dụng nước, thủy ngân, naphthalene, 1-methyl-2-pyrrolidinone, diphenyl ether vv Làm việc http://dx.doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2015.07.107 0017 -9310 / © 2015 Elsevier Ltd Tất cả các quyền. C. Han, L. Zou / Tạp chí Quốc tế về nhiệt và Mass Chuyển 91 (2015) 302-310 303 nhiệt độ của loạt ống nhiệt ở 270-400 ○ C thường được sử dụng 1-methyl-2-pyrrolidinone hoặc naphthalene là trung bình. Các lishment estab- từ trung bình nhiệt độ tối ưu hóa HPHE Toán học mô hình ical, bởi mô hình tính toán hay mức độ hiệu quả - số lượng các đơn vị chuyển giao (e - NTU) phương pháp, thông qua một số lần lặp để đạt được nhiệt độ trung bình HPHE ở phía lạnh và nóng nhiệt độ phân phối fi lĩnh bên. Nghiên cứu này cũng thành lập các mô hình truyền nhiệt bên trong của ống dẫn nhiệt đơn, nghiên cứu các đặc tính truyền nhiệt của ống nhiệt duy nhất trên trao đổi nhiệt. Việc trao đổi nhiệt ống nhiệt trong tính toán của mô hình matical mathe-, nghiên cứu thực hiện các giả định sau : (a) Trong HPHE, nhiệt độ liên tục thay đổi, đưa số học của họ có nghĩa là nhiệt độ của phần nhiệt độ như hàng nhiệt độ chất lượng của ống nhiệt fl UID bên ngoài. (b) Khi các ống dẫn nhiệt có giữ nhiệt tốt, không đổi tem- perature giữ quá trình chúng ta giả định rằng làm việc fl UID ở nhiệt độ ống bốc hơi từ phần phần ngưng, và bỏ qua sự mất nhiệt cho HPHE với môi trường bên ngoài. (c) So với HPHE khu vực trao đổi nhiệt, các khu vực e BAF fl là rất nhỏ độ dẫn điện của khu vực fl e BAF cũng là rất nhỏ, do đó bỏ qua sự truyền nhiệt bởi BAF fl e. giá trị như mặt nóng của các giá trị nhiệt độ ra uid fl của trung ôn đới, thiết kế sơ bộ trong việc tính toán nhiệt độ trao đổi nhiệt phần không chuyển tiếp bằng cách sử dụng nhiệt áp lực trung bình đường ống và các mô hình nhiệt độ với equiva- tường rào cho vay. Thứ hai, kiểm tra các thiết kế sơ bộ của một phần không chuyển tiếp các phần ôn đới trung gian. Các tế làm trung gian phần ôn đới của HPHE mà làm bằng naphthalene là làm việc fl UID trong ống. Hơi nước trong ống dẫn nhiệt naphthalene trong phạm vi nhiệt độ làm việc bình thường là 250-400 ○ C. Bởi vì khả năng truyền nhiệt là tỷ lệ thuận với nhiệt ống nhiệt độ hơi nước. Vì vậy, miễn là những dòng cuối cùng của naphthalene nhiệt yêu cầu thiết kế ống phần nhiệt độ không quá độ, nó có thể đảm bảo toàn bộ nhiệt độ trong phần chuyển tiếp của ống nhiệt phù hợp với điều kiện của tất cả. Mô hình truyền nhiệt của ống nhiệt như thể hiện trong hình. 2.1. Trong việc xác định cấu trúc của ống dẫn nhiệt, các khả năng nhiệm vụ xuyên tối đa được xác định bởi các ống dẫn nhiệt nhiệt độ hơi nước bên trong các ống dẫn nhiệt, trực tiếp được thể hiện như một hàm của nhiệt độ hơi ống nội nhiệt: Q ¼ f dt j Þ ð1Þ Sự thay đổi của sự khác biệt nhiệt độ lạnh, nóng uid fl trong ống dẫn nhiệt của ở hàng thứ j có thể có được bằng cách quan hệ chức năng của nhiệt độ bề mặt truyền nhiệt dọc theo luật hàm mũ: Cấu trúc mô hình thiết kế của hệ thống HPHE DT j ¼ .Th c. 0: 5lKðAj Aj-1 1 - T2 e- þ Þ ð2Þ mẫu thiết kế của phần không chuyển tiếp trong bộ trao đổi nhiệt Thứ nhất là các mô hình tính toán với các bức tường rào cản tương đương xác định rằng các dữ liệu quá trình ban đầu, giả sử một nhiệt độ Trong trường hợp lý tưởng, nó có thể có được sự biểu hiện của sức mạnh lây truyền cho hàng thứ j của hơi nước nội bộ đơn và ống dẫn nhiệt tem- perature thông qua các mô hình nhiệt kháng ống dẫn nhiệt: 304 Hình. 2.1. Mô hình truyền nhiệt của HPHE. Q j ¼ D j p jj j! ! Ð3Þ nhiệt độ trung bình cùng với nhau bằng cách sử dụng mô hình rời rạc matical mathe-, và fi nally tối ưu hóa các phần chuyển tiếp với các quốc gia combi- với ống dẫn nhiệt thép dẫn nước-carbon và nhiệt naphthalene ống. J Rh þ þ RWH RHI v ¼ j p × T2 - Kaj -1 = 2 m DT 2cc mc Nhiệt độ fi mô hình già nua do HPHE hệ thống Rj j j! ! H þ þ RWH RHI þ j p × T1 - Kaj-1 = 2 m DT 2cc mc ð4Þ Sự chuyển tiếp là khu vực không ổn định trong HPHE, vì vậy nó là một trong những khía cạnh quan trọng nhất của liên kết an ninh khu vực. Các tem- ống nhiệt điện và hơi nước ở nhiệt độ có phạm vi giới hạn, các điều kiện ràng buộc như sau: perature model fi lĩnh của HPHE trung bình nhiệt độ để cal- culate phần chuyển đổi của các ống dẫn nhiệt làm việc bên trong nhiệt độ trung bình cho dù họ được cho phép trong phạm vi. Q j 6 Q T j P Tv min ð5Þ lim v; Tính toán lại các fl nhiệt độ đầu vào uid lạnh, nhiệt độ ra của fl uid nóng. Nếu số hàng ống dọc tối đa của ống bằng nhau của thiết kế ban đầu, sau đó thiết kế các phần ôn đới trung gian trong phần không gian chuyển tiếp. Nếu số hàng ống dọc tối đa với thiết kế ban đầu của hàng không bằng nhau, hai giá trị tính toán lại các thông số làm việc như Theo mô hình tính toán tương đương với tường rào toán học, fi rstly giả sử fl nhiệt độ ra uid lạnh, sau đó lặp đi lặp lại tính lặp đi lặp lại, fi nally tính toán đầu vào và đầu ra nhiệt độ của fl lạnh uid và fl uid nóng. Theo các đơn vị truyền nhiệt (e - NTU) phương pháp, nhiệt fl ow của mỗi hàng của ống nhiệt có thể được tính toán. Theo sự cân bằng nhiệt: phần không chuyển đổi nên thiết kế lại, nhiệt độ trong một CHF h. hf