利用烧结多孔介质可制造高效的热交换器 使工厂废热回收变为现实

尽管热交换器的功能看似简单，就是将热量从一种介质传递到另一种介质，但它在机器中的重要性是最高的。两种液体之间的热交换取决于热交换器的材料、热交换的接触面积和液体的特性。为了在传热性能差的气体等流体之间进行有效的热交换，需要更大的表面。

多孔材料，如颗粒状多孔介质、发泡多孔介质和纤维状多孔介质是新兴的替代品。这些材料不是附着在传热管上，而是填充在里面。因此，这种方法不需要对管子进行改造或修改以容纳翅片，并且可以在现有的传热管中使用。然而，最近人们发现，对传热管和多孔介质进行烧结可以改善纤维和管壁之间的接触，减少热阻，增强热交换。但是，对传热性能的改善究竟有多大？

现在，在发表于《应用热力工程》的一项研究中，来自日本电气通信大学和东京农工大学的研究人员比较了填充有烧结多孔材料的管子与普通传统传热管的传热性能。该论文于2021年7月2日在网上发布，并于2021年9月1日出现在印刷版第196卷上。

该装置的传热性能是通过测量热交换后排放的空气温度来评估的。电气通信大学副教授Koji Enoki博士，也是这项研究的作者之一，简要地解释了这个装置。管子的内径约为10-20毫米，管子的长度为150毫米。200℃的干燥空气流过管子，管子外面用饱和温度为2℃的异丁烷进行冷却。研究人员随后通过测量热交换后排出的空气温度来评估该装置的传热性能。

对于传统的传热管（没有铝纤维），观察到出口处的空气温度约为130℃。然而，当管子被填充和烧结了多孔铝纤维后，出口空气的温度明显下降。此外，对于50毫米的填充长度，发现空气的温度进一步下降，接近异丁烷的饱和温度（2℃）。根据进气和出气之间的温差，研究人员计算了用多孔介质烧结的管子的传热，发现它比传统的传热管大五倍。

Enoki博士乐观地认为，传热的改进可以为从目前被认为用传统传热管不切实际或不经济的来源进行能源回收铺平道路，他说：'由于气体的传热通常很差，出于经济原因，工厂中低于200℃的废热一直被丢弃到大气中。然而，这里介绍的传热管已经成功地将气体的传热性比传统的传热管提高了约20倍，使得从工厂回收废热成为可能。'

考虑到未来可以回收的能量，可以毫不夸张地说，我们已经能够把一块粗糙的石头变成钻石。