本发明专利技术属换热器领域，具体涉及一种纳米流体烟气余热回收装置，包含冷壳（1）、热壳（2）、分隔板（3）、过渡管（4）、冷凝管（5）、蒸发管（6）、汇聚斗（7）及翅片（8）；所述分隔板（3）采用带孔板式结构；所述冷凝管（5）与蒸发管（6）依次分别固定设于上冷壳（1）及下热壳（2）腔体内；所述冷凝管（5）的下端口通过固定设于分隔板（3）上的过渡管（4）与蒸发管（6）的上端口相连通；在所述蒸发管（6）内装有纳米流体超导换热工质。本发明专利技术基于纳米流体沸腾强化传热理论进行高效换热，达到高效回收烟气余热的目的。达到高效回收烟气余热的目的。达到高效回收烟气余热的目的。
【技术实现步骤摘要】
一种纳米流体烟气余热回收装置
[0001]本专利技术属于热管换热器领域，尤其是涉及一种使用纳米流体沸腾强化传热技术的高效烟气余热回收装置。
技术介绍
[0002]换热器是一种在不同温度下两种或者两种以上的流体之间实现换热的设备，本专利技术基于烟气余热回收的背景，工业烟气的余热资源回收是缓解能源匮乏的重要手段。目前高温烟气的回收利用难度小且回收利用率高，中低温烟气热能品位低，能级较小，回收利用率低。而在发电厂、石化企业中均大量存在中低温烟气（200℃左右），虽然它们温度比较低，但数量却很庞大，现有的热能回收设备因为尺寸较大，投资回收期较长，不利于余热资源的回收利用。
[0003]传统换热器采用水、油等作为换热工质，其换热效率低下，很难满足工业需求。近些年纳米流体作为新型换热工质，受到了研究者的广泛关注，其具有高导热性的特点，契合换热工质所需。纳米流体的蒸发沸腾含有相变过程。有研究表明，与纯水相比，纳米颗粒的存在能够影响流体的蒸发沸腾性质。研究人员认为纳米颗粒的存在能够增强传热性质，提高气泡成核密度，从而提高纳米流体的蒸发量。基于以上理论，提出了一种纳米流体烟气余热回收装置。
技术实现思路
[0004]为了解决上述问题，本专利技术提供了一种纳米流体烟气余热回收装置，旨在克服现有烟气余热装置的不足之处而提供一种结构简单、工作效率高、使用寿命长，能将中低温烟气余热回收的一种纳米流体烟气余热回收装置。
[0005]本专利技术是通过以下技术方案来实现的：一种纳米流体烟气余热回收装置，包括上冷壳、下热壳、过渡管、冷凝管及蒸发管；所述下热壳的两侧分别设有热风进口与热风出口；所述上冷壳的两侧分别设有冷风进口与冷风出口；所述上冷壳与下热壳通过分隔板连接；所述分隔板采用带孔板式结构；所述冷凝管与蒸发管依次分别固定设于上冷壳及下热壳腔体内；所述冷凝管的下端口通过固定设于分隔板上的过渡管与蒸发管的上端口相连通；在所述蒸发管内装有纳米流体超导换热工质。
[0006]进一步地，本专利技术所述过渡管可采用内设旋翼叶片的扭曲片管结构。
[0007]进一步地，本专利技术所述纳米流体超导换热工质为Al2O3‑
SiO2/水基混合纳米流体超导换热工质。
[0008]进一步地，本专利技术所述Al2O3‑
SiO2/水基混合纳米流体超导换热工质包括Al2O3、SiO2与基液；其中Al2O3与SiO2质量比为1：1；Al2O3的平均粒径为40nm，SiO2的平均粒径为20nm；所述基液为纯水；所述Al2O3与SiO2构成的纳米流体的质量分数为0.5%。
[0009]进一步地，本专利技术所述蒸发管与冷凝管以错位布置方式依次分别固定设于上冷壳
及下热壳腔体内。
[0010]进一步地，本专利技术在所述冷风进口、冷风出口、热风进口及热风出口处分别固定设有汇聚斗。
[0011]进一步地，本专利技术所述蒸发管与冷凝管的外壁分别设有翅片。
[0012]进一步地，本专利技术所述冷壳与热壳的材质为高热阻材料。
[0013]进一步地，本专利技术所述分隔板、过渡管、冷凝管、蒸发管及翅片均采用导热材料，且在内外表面均镀有防腐层。
[0014]与现有技术相比，本专利技术具备以下有益效果：（1）本专利技术通过风冷的方式对冷凝管进行冷凝，回收热空气二次利用，同时避免了水资源的浪费。
[0015]（2）本专利技术蒸发管内装有纳米流体换热工质，基于纳米流体沸腾强化换热理论，避免润湿性显著改善，气泡成核时间提前，同时纳米颗粒剧烈地做不定向运动，破坏传热边界层，显著提升传热效果。
[0016]（3）本专利技术扭曲片管段使得气态工质不单单附着在冷凝腔内侧壁上，使得气态工质产生旋流冲刷壁面，增强扰动，破环传热边界层，提高传热效果。
[0017]（4）本专利技术汇聚斗使得流体在通过热壳或者冷壳时，由于空间地突然增大，流体速度会骤减，能增加流体与蒸发管或冷凝管的接触时间，提高换热效果。
[0018]（5）本专利技术蒸发管、冷凝管、翅片均由导热材料制成，导热材料使得管壁与冷热空气及纳米流体换热性增强。管壁表面镀有防腐层，增加了使用寿命。
[0019]（6）本专利技术冷热流体以错位对流的方式进入到换热器中，提升了接触时间，提高换热性能。
[0020]（7）本专利技术还具有有装置体积小、便于安装及应用的优点。
[0021]表1冷风速度与出口温度关系。
[0022]附图说明
[0023]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步说明。本专利技术的保护范围不仅局限于下列内容的表述。
[0024]图1为本专利技术结构整体示意图；图2为本专利技术扭曲片管段示意图；图3为本专利技术Al2O3‑
SiO2/水基混合纳米流体导热系数示意图。
[0025]图中：1、上冷壳；2、下热壳；3、分隔板；4、过渡管；5、冷凝管；6、蒸发管；7、汇聚斗；
8、翅片；9、冷风进口；10、冷风出口；11、热风进口；12、热风出口；13、旋翼叶片。
具体实施方式
[0026]如图所示，纳米流体烟气余热回收装置，包括上冷壳1、下热壳2、过渡管4、冷凝管5及蒸发管6；所述下热壳2的两侧分别设有热风进口11与热风出口12；所述上冷壳1的两侧分别设有冷风进口9与冷风出口10；所述上冷壳1与下热壳2通过分隔板3连接；所述分隔板3采用带孔板式结构；所述冷凝管5与蒸发管6依次分别固定设于上冷壳1及下热壳2腔体内；所述蒸发管6与冷凝管5垂直于分隔板3，布置方式为错位布置；所述冷凝管5的下端口通过固定设于分隔板3上的过渡管4与蒸发管6的上端口相连通；在所述蒸发管6内装有纳米流体超导换热工质。
[0027]本专利技术所述过渡管4采用内设旋翼叶片9的扭曲片管结构。本专利技术所述纳米流体超导换热工质为Al2O3‑
SiO2/水基混合纳米流体超导换热工质。本专利技术所述Al2O3‑
SiO2/水基混合纳米流体超导换热工质包括Al2O3、SiO2与基液；其中Al2O3与SiO2质量比为1：1；Al2O3的平均粒径为40nm，SiO2的平均粒径为20nm；所述基液为纯水；所述Al2O3与SiO2构成的纳米流体的质量分数为0.5%。本专利技术所述蒸发管6与冷凝管5以错位布置方式依次分别固定设于上冷壳1及下热壳2腔体内。本专利技术在所述冷风进口9、冷风出口10、热风进口11及热风出口12处分别固定设有汇聚斗7。本专利技术所述蒸发管6与冷凝管5的外壁分别设有翅片8；所述翅片8均匀布外接于蒸发管6于冷凝管5的外壁。本专利技术所述冷壳1与热壳2的材质为高热阻材料。本专利技术所述分隔板3、过渡管4、冷凝管5、蒸发管6及翅片8均采用导热材料，且在内外表面均镀有防腐层。
[0028]本专利技术在使用时，引进冷热流体分别进入上冷壳1和下热壳2，本专利技术的应用背景为烟气余热回收，固冷壳流通的部分为空气，下热壳2流通的部分为高温油页岩烟气。
[0029]工作时，高温油页岩烟气自热风进口11进入下热壳2，蒸发管6与进入到下热壳2的高温油页岩烟气进行热量交换，同时蒸发段6上固接有本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种纳米流体烟气余热回收装置，其特征在于，包括上冷壳（1）、下热壳（2）、过渡管（4）、冷凝管（5）及蒸发管（6）；所述下热壳（2）的两侧分别设有热风进口（11）与热风出口（12）；所述上冷壳（1）的两侧分别设有冷风进口（9）与冷风出口（10）；所述上冷壳（1）与下热壳（2）通过分隔板（3）连接；所述分隔板（3）采用带孔板式结构；所述冷凝管（5）与蒸发管（6）依次分别固定设于上冷壳（1）及下热壳（2）腔体内；所述冷凝管（5）的下端口通过固定设于分隔板（3）上的过渡管（4）与蒸发管（6）的上端口相连通；在所述蒸发管（6）内装有纳米流体超导换热工质。2.根据权利要求1所述的纳米流体烟气余热回收装置，其特征在于：所述过渡管（4）采用内设旋翼叶片（13）的扭曲片管结构。3.根据权利要求2所述的纳米流体烟气余热回收装置，其特征在于：所述纳米流体超导换热工质为Al2O3‑
SiO2/水基混合纳米流体超导换热工质。4.根据权利要求3所述的纳米流体烟气余热回收装置，其特征在于：所述Al2O3‑
SiO2/水基混合纳米流体超导...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵磊，刘文盛，胡志勇，杨勇，姚昭旭，张永胜，高健，闫玉麟，孙东旭，陈俊承，冯宪玉，水照辉，
申请(专利权)人：辽宁石油化工大学，
类型：发明
国别省市：
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