廃熱回収ボイラーとヒートパイプの構造と原理技術

廃熱回収ボイラーとヒートパイプの構造と原理技術

① 廃熱回収ボイラーとヒートパイプの構造と原理：

シェル、ヘッド、吸引コア、作動液などで構成されています。チューブ内には作動液があり、多孔質の毛細管吸引コアに吸着されます。 一般に、気相と液相が共存するのは飽和状態です。 特定の周囲温度に対応して、パイプ内には対応する蒸気飽和圧力が存在します。 外部熱源と接触するヒートパイプの端は蒸発セクションと呼ばれます。 被加熱体と接する端を凝縮部といいます。

ヒートパイプは外部熱源から熱を吸収し、蒸発セクションの液体コア内で作動流体が蒸発します。 局所空間内の蒸気の圧力が上昇し、パイプの両端に圧力差が形成されます。 圧力差の作用により、蒸気は凝縮セクションに送られ、その熱はヒートパイプの表面を通って加熱された物体に伝達されます。 ヒートパイプ内の作動流体は凝縮して蒸発部に戻り、閉サイクルを形成します。 蒸発部での液相作動流体の吸熱と蒸発、蒸発した作動流体が熱を放出し、凝縮部で凝縮するという3つのプロセスが含まれます。 ; 凝縮した作動流体は蒸発部に戻り蒸発します。

凝縮部 - 断熱部 - 蒸発部

ヒートパイプの熱サイクルは密閉管内で実現されるため、ヒートパイプは高熱源から熱を吸収し、低温域の熱を外部環境に放出します。 ヒートパイプは熱を伝達するためのツールにすぎず、作動流体側が熱を伝達します。 作動流体サイクルの駆動力はパイプの両端の温度差です。

②ヒートパイプ廃熱ボイラーの特徴

ヒートパイプは熱伝導率が高く、小さな温度差で大きな熱流を伝える特性を持っています。 当社の低温発電システムでは、低温廃熱発電の熱回収装置としてヒートパイプ廃熱ボイラーを採用しています。 米国の Hughes Aircraft Company は、ヒートパイプ熱交換器を他のタイプの熱交換器と比較および評価しました (結果については添付の表を参照)。 表から、プレートフィン熱交換器の総合指数のみがヒートパイプ熱交換器の総合指数に比較的近いことがわかります（表の括弧内の数字は品質係数を表し、最高は 5、最高は 5、最悪の場合は 0)。

ただし、プレートフィン熱交換器を通過する流体の圧力は、ヒートパイプ熱交換器の圧力よりも 1-2 倍高くなります。 当然、排ガスや熱を回収する装置として使用すると、ファンの消費電力が大幅に増加します。

従来の水管ボイラーは水管内で気化を行うため、水管内の沸騰水は熱伝達が不安定になりやすい。 ヒートパイプ廃熱ボイラーにおける水の気化は、気泡沸騰によってチューブの外側で行われます。 従来のボイラーは熱伝達を水パイプの内面にのみ依存できましたが、ヒートパイプにはフィンやリブが装備されており、熱伝達が行われます。その面積は水道管よりもはるかに広いです。 廃熱ボイラーの伝熱体は独立した一本のヒートパイプであり、構造がシンプルです。 一部のヒートパイプが損傷する可能性がありますが、ボイラー全体の動作には影響せず、メンテナンスは容易です。

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