一种提高沸腾换热效率的方法、系统及应用技术方案

本发明专利技术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。本发明专利技术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。

【技术实现步骤摘要】
一种提高沸腾换热效率的方法、系统及应用
本专利技术涉及传热
，尤其涉及一种提高沸腾换热效率的方法、系统及应用。
技术介绍
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。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本专利技术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，本专利技术是通过如下的技术方案来实现：第一方面，本专利技术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，本专利技术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。上述本专利技术的实施例的有益效果如下：(1)本专利技术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)本专利技术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。附图说明构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。图1是本专利技术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
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专利技术的具体含义。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，本文档来自技高网...

【技术保护点】
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。/n

【技术特征摘要】
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...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹阳，刘剑术，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东;37