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熱管換熱器的優(yōu)點(diǎn)及應(yīng)用領(lǐng)域

日期:2021-08-27 06:04:46點(diǎn)擊:166

翅片管熱管換熱器的優(yōu)點(diǎn)及應(yīng)用領(lǐng)域
由熱管元件組成的換熱設(shè)備稱為熱管換熱器。熱管換熱器與傳統(tǒng)的換熱設(shè)備比較, 有下列幾方面優(yōu)點(diǎn):
(1) 傳熱系數(shù)高'尤其是氣-氣型熱管換熱器,熱管外部可以很方便地采用擴(kuò)展表 面,使傳熱顯著增強(qiáng)。例如,氣-氣型熱管換熱器的傳熱系數(shù)比列管式換熱器可高出5 ~ 10倍。
(2) 傳熱溫差大因?yàn)闊峁軗Q熱器可以實(shí)現(xiàn)純粹的逆流換熱,因而具有較大的傳熱 溫差。
(3) 由于上述優(yōu)點(diǎn),在傳遞相同熱量的情況下,熱管換熱器需要較小的傳熱面積,因 而具有良好的緊湊性,使占地面積和金屬消耗量減少。
(4) 熱管元件具有良好的可拆換性,便于維護(hù)和檢修。因?yàn)闊峁茉舜耸仟?dú)立的, 是按一定的排列“架“在一起的,不像一般換熱器那樣,管子之間和管箱是互相連在一起 的,是一個(gè)整體,因而不便于拆卸。有的熱管換熱器甚至在工作狀況下,不用停機(jī)就能進(jìn) 行熱管元件的更換和檢修。
(5) 熱管換熱器加熱段和冷卻段的面積可以人為地調(diào)節(jié),管壁溫度也可相應(yīng)地得到 調(diào)節(jié),因而具有較強(qiáng)的抗露點(diǎn)腐蝕的能力。此外,即使一支或幾支熱管腐蝕漏了,也不會(huì) 造成冷熱兩種流體的摻混。
(6) 傳熱面積和熱管排數(shù)容易增減,因而具有較大的伸縮性,
(7) 冷熱兩流體的換熱全部為熱管外部換熱,表面上的積灰比較容易清洗。
熱管和熱管換熱器的主要應(yīng)用領(lǐng)域有:

(1) 宇航技術(shù):電子倉(cāng)的冷卻換熱,生命保障系統(tǒng)等;
(2) 能源有效利用:各種煙道氣和工業(yè)排氣的余熱回收和利用;
(3) 熱管式太陽能集熱器;
(4) 空調(diào)和空冷:空調(diào)換熱系統(tǒng),空氣冷卻器等;
(5) 電子器件:各種電子和電器設(shè)備的冷卻和散熱,計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的散熱等;
(6) 機(jī)械加工:鑄件、刀具的冷卻,熱處理爐系統(tǒng)的散熱;
(7) 永久凍土工程建筑的基礎(chǔ)保護(hù)和地?zé)崂茫?br /> (8) 其他:民用、醫(yī)療、等溫爐等。
在上述眾多的應(yīng)用領(lǐng)域中,熱管在余熱回收中的應(yīng)用備受關(guān)注。在這些應(yīng)用場(chǎng)合,熱 管往往不是以單支元件的形式應(yīng)用的,而是由若干支、甚至幾十支,幾百支熱管組合起來 應(yīng)用的。也就是說,熱管換熱器是其主要應(yīng)用形式。在這一應(yīng)用領(lǐng)域,已開發(fā)了各種形式 各種用途的熱管換熱器,其中,最基本的型式是對(duì)流-對(duì)流型的熱管換熱器,即在熱管的 加熱段和冷卻段都是依靠流體的對(duì)流進(jìn)行換熱。在對(duì)流型的換熱器中,又可分為氣-氣 型、氣-液型、氣-汽型三種形式。下面簡(jiǎn)要介紹這三種形式的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和應(yīng)用場(chǎng)合。
(1) 氣-氣型熱管換熱器
在氣-氣型熱管換熱器中,參加換熱的冷熱流體都是氣體,例如從煙氣中吸收余熱加 熱空氣的熱管空氣預(yù)熱器,即煙氣(熱流體)與空氣(冷流體)之間的換熱。其典型結(jié)構(gòu)如 圖3.1.3所示。

 
圖3.1.3氣-氣型熱管換熱器
氣-氣型熱管換熱器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為:由若干支熱管組成一個(gè)管束,中間用隔板分開, —側(cè)走煙氣(排氣),為加熱段,另一側(cè)走空氣,為冷卻段,冷熱兩流體的流動(dòng)方向可以相 反,相同或交叉,但是,一般釆用逆流的方案,因?yàn)槟媪鲿r(shí)冷熱流體具有較大的傳熱溫差。 此外,對(duì)于氣-氣型熱管換熱器、熱管蒸發(fā)段和凝結(jié)段的外表面都采用翅片管,是翅片管 的典型應(yīng)用形式之一。
氣-氣型熱管換熱器的典型結(jié)構(gòu)形式如圖3. 1.4所示。圖中,熱管管束分三組立式 放置,下部的煙氣和上部的空氣逆向流動(dòng)。
(2) 氣-液型熱管換熱器
在氣-液型熱管換熱器中,參加換熱的流體一側(cè)是液體,另一側(cè)是氣體,例如從煙氣 中吸收余熱用來加熱鍋爐給水的熱管式省煤器。熱管的加熱段與煙氣換熱,須采用翅片
管;冷卻段與水換熱,釆用光管,加熱段與冷卻段中間應(yīng)有良好的密封。
結(jié)構(gòu)型式是:當(dāng)水側(cè)壓力低,在常壓下運(yùn)行時(shí),可采用水箱式結(jié)構(gòu),熱管立式放置,如 圖3. 1.5所示;當(dāng)水的壓力較高,水側(cè)應(yīng)采用壓力容器,或用套管式結(jié)構(gòu),如圖3. 1.6
 

 

圖3.1.5水箱式熱管換熱器 圖3.1.6套管式熱管換熱器
(3) 氣-汽型熱管換熱器
參加換熱的流體,一側(cè)是氣體,另一側(cè)是介質(zhì)的相變過程一一液體的沸騰或蒸汽的凝 結(jié)。前者的應(yīng)用實(shí)例是:從煙氣中吸熱,使水沸騰產(chǎn)生蒸汽的熱管式余熱鍋爐;后者的應(yīng) 用實(shí)例是熱管式蒸汽冷凝器,用冷空氣來冷凝蒸氣。
熱管余熱鍋爐也有兩種結(jié)構(gòu)形式,一種是汽包式熱管余熱鍋爐,熱管的冷卻段深入汽 包中,如圖3. 1.7所示,熱管傾斜放置,熱管在加熱段從煙氣中吸收的熱量,傳至冷卻段使 汽包中的水沸騰并產(chǎn)生蒸汽。
另一種應(yīng)用形式是套管內(nèi)余熱鍋爐,如圖3. 1.8所示。圖中,熱管管束是傾斜放置 的,熱管的加熱段插入煙道中,采用翅片管,冷卻段釆用光管,深入套管中,在套管中產(chǎn)生 的蒸汽集中在上部的汽包中并排出:

                                                                                                         圖3.1.8套管內(nèi)熱管余熱鍋爐

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