熱管技術(shù)的重要特點(diǎn)

  與常規換熱技術(shù)相比，熱管技術(shù)之所以能不斷受到工程界歡迎，是因其具有如下的重要特點(diǎn)。

 

  1.熱管換熱設備較常規設備更安全、可靠，可長(cháng)期連續運行。這一特點(diǎn)對連續性生產(chǎn)的工程，如化工、冶金、動(dòng)力等部門(mén)具有特別重要的意義。常規換熱設備一般都是間壁換熱，冷熱流體分別在器壁的兩側流過(guò)，如管壁或器壁有泄漏，則將造成停產(chǎn)損失。由熱管組成的換熱設備，則是二次間壁換熱，即熱流要通過(guò)熱管的蒸發(fā)段管壁和冷凝段管壁才能傳到冷流體，而熱管一般不可能在蒸發(fā)段和冷凝段同時(shí)被破壞，所以大大增強了設備運行的可行性。

 

  2.熱管管壁的溫度有可調性。熱管管壁的溫度可以調節，這在低溫余熱回收或熱交換中是相當重要的，因為可以通過(guò)適當的熱流交換把熱管管壁溫度調整在低溫流體的露點(diǎn)以上，從而防止露點(diǎn)腐蝕，保證設備的長(cháng)期運行。這在電站鍋爐尾部的空氣預熱方面應用得特別成功，設置在鍋爐尾部的熱管空氣預熱器，由于能調整管壁溫度不僅能防止煙氣結露，而且也避免了煙灰在管壁上的黏結，保證鍋爐長(cháng)期運行，并提高了鍋爐效率。

 

  3.冷、熱段結構和位置布置靈活。由熱管組成的換熱設備的受熱部分和放熱部分結構設計和位置布置非常靈活，可適應于各種復雜的場(chǎng)合。由于結構緊湊占地空間小，因此特別適合于工程改造及地面空間狹小和設備擁擠的場(chǎng)合，且維修工作量小。

 

  熱管換熱設備效率高，節能效果顯著(zhù)。

 

  熱管換熱器

 

  利用熱管導熱能力強、傳熱量大的特點(diǎn)，以多根熱管作為中間傳熱元件，實(shí)現冷、熱流體之間換熱的設備叫熱管換熱器。按照熱流體的狀態(tài)，熱管換熱器可分為氣-氣式、氣-液式、氣-汽式。從熱管換熱器結構型式來(lái)看，熱管換熱器又可分為整體式、分離式、回轉式和組合式。

 

  1、整體式熱管換熱器 熱管換熱器的典型結構如圖所示。熱管平行交錯排列在換熱器內，中間用隔板將每根熱管分隔成兩部分，一部分與熱流體通道相連，為熱管的蒸發(fā)段；另一部分與冷流體通道相連，為冷凝段。冷、熱流體均在熱管外部橫向流過(guò)，通過(guò)熱管軸向傳輸熱量，將熱從熱流體傳給冷流體。

 

  根據熱管換熱器的傳熱特點(diǎn)，它最適宜于氣-氣之間的換熱。因為它在冷、熱段均可加翅片來(lái)擴展傳熱面積，大大提高以管基為基準的傳熱系數。它也可作為氣-液換熱器，此時(shí)只需在煙氣側加翅片，以增強傳熱，但是，對液-液之間的換熱，熱管換熱器并不能顯示出它的優(yōu)點(diǎn)。

 

  冷側一般均為承壓的鍋筒（或與鍋筒系統相連通）。目前熱管余熱鍋爐產(chǎn)生的蒸汽壓力可達12MPa。進(jìn)入余熱鍋爐的煙氣溫度最高可達1100℃。熱管余熱鍋爐的最大特點(diǎn)是結構緊湊，體積小，安全可靠。與一般的煙管式余熱鍋爐相比，其質(zhì)量?jì)H為煙管式余熱鍋爐的1/3-1/5，外形尺寸只為煙管式余熱鍋爐的1/2-1/3。煙氣通過(guò)余熱鍋爐壓力損失一般為20～60Pa，故引風(fēng)機的電耗也很小。熱管元件的破損，不影響蒸汽系統的循環(huán)，無(wú)需為此停機檢修 。

 

  2、分離式熱管換熱器 分離式熱管換熱器如圖所示，其蒸發(fā)段和冷凝段相互分開(kāi)，兩者這前通過(guò)蒸汽上升管和冷凝液下降管連接成一個(gè)循環(huán)回路。其循環(huán)動(dòng)力為下降管系統（包括冷凝段）與上升管系統（包括蒸發(fā)段）中工作介質(zhì)的密度差，即不需要外加動(dòng)力，但存在著(zhù)一個(gè)最小高度差Hmin，冷凝段與蒸發(fā)段的高度差必須大于Hmin。分離式熱管換熱器擁有一些常規換熱器不具備的特性： 根據現場(chǎng)實(shí)際情況，可靈活地布置蒸發(fā)段和冷凝段； 一種熱流體可同時(shí)加熱兩種不同的冷流體（如空氣和煤氣如圖所示）安全而可靠； 管排內的蒸氣溫度可以調整。如圖所示，在分離式熱管換熱器中，改變蒸汽上升管和冷凝液下降管的連接次序，可以調整管排內的蒸氣溫度，這樣可以避免高溫側因管內溫度高而造成的壓力過(guò)高的安全性問(wèn)題和因低溫側溫度過(guò)低帶來(lái)的露點(diǎn)腐蝕問(wèn)題。

 

  3、回轉式熱管換熱器 該類(lèi)換熱器有兩個(gè)顯著(zhù)的優(yōu)點(diǎn)：一是借助轉動(dòng)的離心力來(lái)實(shí)現工作液體循環(huán)，同時(shí)轉動(dòng)促使氣流的攪動(dòng)，增強傳熱，這結含塵較多的氣體更為有效。二是這類(lèi)換熱器兼有送風(fēng)機的功能。但由于增添了轉動(dòng)機構使結構復雜化，另外還增加了動(dòng)力消耗?；剞D熱管換熱器可分為離心式、軸流式和渦流式，如下圖所示。

 

  4、組合式熱管換熱器 整體式熱管換熱器均由同一類(lèi)型的熱管所組成。而組合式熱管換熱器則是根據換熱器中所處的溫度段不同，而選用最適宜在該溫度區內工作的熱管。

 

  5、熱管換熱器與其他型式的換熱器的比較熱管換熱器與其他型式的換熱器相比，有以下特點(diǎn)：

 

  a 、傳熱性能高。尤其對氣-氣熱管換熱器，更能顯示出它的優(yōu)點(diǎn)。

 

  b 、傳熱平均溫差大。冷、熱流體的通道布置方便，流向可以布置成單純的逆流形式。

 

  c 、結構緊湊。除上述特點(diǎn)可使換熱器做的緊湊外，每根熱管的傳熱能力也大，可以用較少熱管數目保證熱量的傳遞。

 

  d 、布置靈活。熱管可以作為通用的傳熱元件，對于傳熱量要求不同的換熱器，可以用改變熱管根數的方法進(jìn)行任意組合。

 

  e、工作安全可靠。每根熱管是獨立的傳熱元件，即使其中一根發(fā)生故障，也不影響整個(gè)換熱器的正常工作。在檢修時(shí)，可以單獨進(jìn)行更換。