毕业论文课题相关文献综述

文 献 综 述

1 课题背景

当今世界随着经济的高速发展，能源问题日益突出。紧张的能源生产，对能源的有效使用提出了越来越高的要求。因而，高效节能环保已经成为了家电厨具产业的发展方向，对于其中消耗能源比重较大的燃气灶具而言，这个问题就凸显得更加重要。传统的燃气灶采用的燃烧方式分为扩散式和大气引射式。扩散式燃烧技术的特点是，燃气不同空气进行混合，燃气从火孔流出后，燃烧所需的空气全部由扩散获得，过量空气系数α等于0；大气式燃烧技术的特点是，预先将燃烧所需的空气同燃气进行预混合，结合燃气引射空气的引射型设计成大气引射式燃气灶具。这样燃烧产物中的CO含量较于扩散式要低得多，燃烧效率也高。并且有效防止了预混燃烧所带来的回火的问题。但是即使是这样，家用燃气灶具的热效率并不理想，对于功率较大的中餐灶或大锅灶，效率甚至更低。同时燃烧不完全导致产生的CO、NOx等有害气体对人体危害较大，对大气的污染也较为严重。近年来出现了采用全预混燃烧器的全预混燃气灶，全预混燃烧技术是一种高效率、高热强度、低污染的燃烧方式。虽然利用这种燃烧方式的燃气灶燃料燃烧完全，燃烧效率较高，但存在易回火、脱火和稳定燃烧区域较小等问题。并且由于可燃气体和助燃气体混合充分，燃烧火焰较短，燃烧时间较短，加上为了防止回火，过量空气系数α较大，预混可燃气体的输送速度较快，大量热量随着烟气散失。

2 课题意义

如前文所述，由于全预混燃烧技术现有缺陷的存在，使得全预混燃气灶的锅筒等换热设备吸收的热量占燃烧放热量的比例也依然很低，造成较大排烟损失。如果能够在燃气灶中加入一种能够回收随排烟散失的这些热量的装置，并且将回收的热量用于预热燃烧所需的空气，使预混合可燃气体更快达到着火点，减少提升至着火温度所需要在燃烧室吸收的热量。如此一来，就能够同时降低两个方面的热损失。这样一种装置，对于功率较大，燃料消耗量较大但是热效率较低的大锅灶而言，其所能提高的热效率潜力相当大，所能够节省的燃料数量不可忽视。所以本课题旨在通过在现有的全预混燃气灶的技术基础之上，在灶具中加入一种换热效率较高，并且结构小巧简单灵活，容易布置的换热装置，用于回收烟气热量。根据这些要求，课题选择了脉动热管作为换热元件。

3 脉动热管技术现状

3.1脉动热管简介

脉动热管是热管家族最新也是最有特点的一种热管，又称振荡热管，自激振荡流热管、回路热管等。是于1990年由Akachi首次提出的一种新型热管^[1]。相对于其他热管，其传热机理有很大区别。并且具有很大优势，脉动热管具有尺寸较小、结构简单、紧凑高效、轻便，能够随意弯曲,能实现高热流密度的传热要求，热响应速度快等优点。由于微电子产业内部复杂的散热需求^[2]，而脉动热管具有能够满足这种需求的挑战，因而逐渐受到国内外学者的普遍关注。未来在航空航天电子散热、制冷、余热回收、低品位能源利用、干燥系统等领域具有很好的应用前景^[3-4]。

脉动热管是将细小的毛细铜管弯曲成蛇形结构，管内抽真空后注入工质，热管中的工作液体因为沸腾、冷凝、表面张力、压力等原因,形成汽、液塞振荡两相循环流动,。脉动热管相比较于一般热管和换热元件件具有非常大的优势。脉动热管分为开路型和回路型，回路型包含带有单向阀和不带有单向阀2 种形式，如图1所示。 管式脉动热管和板式脉动热管的技术应用如图2所示。

3.2脉动热管技术进展

虽然脉动热管具有较为简单的结构，但是在它的启动运行过程中，其内部传热机理及流动状态非常复杂。脉动热管管内为两相流热力系统，管内工质的流动形式对于换热机理的研究非常必要。因此，可视化研究是很必要的，它可以为传热机理的研究提供分析依据。现行的试验研究装置主要选择各种玻璃管制作脉动热管试件。在试验过程中采用高速摄影设备进行录像和拍摄，便于分析启动和稳定运行时的流态变化。脉动热管总体的换热效果受到多种因素的影响，如充液率，倾斜角度，管径，工质的热物性等。近年来国内外学者对脉动热管技术的关注日益密集，并且大多数是以较具有代表性的多弯头回路脉动热管作为研究对象，以试验，理论建模等方式，对脉动热管的管路改进和技术应用等方面进行研究。