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热管及热管换热器

产品类别:节能设备及工程

发布日期:2009-10-10

发布作者:浙江力强环保设备技术有限公司

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产品信息:热管及热管换热器
一、综述

热管技术首先于1944年由美国人高格勒(R·S·Gaugler)所发现,并以“热传递装置”(Heat Transter Device)为名取得专利,当时因未显示出实用意义,而没有受到应有的重视。直到上世纪六十年代初期,由于宇航事业的发展,要求为宇航飞行器提供高效传热元件,促使美国洛斯·阿拉莫斯科学实验室的格罗弗(G·M·Grover)于1964年再次发现这种传热装置的原理,并命名为热管(Heat Pipe),热管技术首先成功地应用于宇航领域,之后引起了各国学者的极大兴趣和重视。热管技术于上世纪七八十年代进入中国。

热管是一种具有高导热性能的传热元件,它通过在全封闭真空管壳内工质的蒸发与凝结来传递热量,具有极高的导热性、良好的等温性、冷热两侧的传热面积可任意改变、可远距离传热、可控制温度等一系列优点。由热管组成的热管换热器具有传热效率高、结构紧凑、流体阻损小、有利于控制露点腐蚀等优点。目前已广泛应用于冶金、化工、炼油、锅炉、陶瓷、交通、轻纺、机械等行业中,作为废热回收和工艺过程中热能利用的节能设备,取得了显著的经济效益。

重力热管如上图所示,将无缝管内充入适量工质并在真空状态下封装即成热管。在热管的下端加热, 工质吸收热量汽化为蒸汽,在微小的压差下,上升到热管上端,并向外界释放热量,工质凝结为液体。 液态工质在重力作用下,沿热管内壁返回到受热段,再次受热汽化,如此循环往复, 连续不断的将热量由一端传向另一端。由于是相变传热,因此热管内热阻很小。 热管的高导热能力与银、铜、铝等金属相比,单位重量的热管可多传递几个数量级的热量, 所以能以较小的温差获得较大的传热效率,且结构简单,具有单向导热的特点, 特别是由于热管的特有机理,使冷热流体间的热交换均在管外进行,这就可以方便地进行强化传热。 此外,由于热管内处于真空状态,工质极易沸腾与蒸发,热管因此启动非常迅速。

热管作为传热元件,可以单根使用,也可以组合使用,根据用户现场的条件, 配以相应的流通结构组合成各种形式换热器。热管换热器具有传热效率高、阻力损失小、结构紧凑、 工作可靠和维护费用少等多种优点,在空间技术、电子、冶金、动力、石油、化工等各种行业都得到了广泛的应用。

二、相容性及寿命

热管的相容性是指热管在预期的设计寿命内,管内工作液体同壳体不发生显著的化学反应或物理变化, 或有变化但不足以影响热管的工作性能。相容性在热管的应用中具有重要的意义。只有长期相容性良好的热管, 才能保证稳定的传热性能,长期的工作寿命及工业应用的可能性。影响热管寿命的因素很多, 归结起来,造成热管不相容的主要形式有以下三方面,即:产生不凝性气体;工作液体热物性恶化;管壳材料的腐蚀、溶解。

三、热管制造

目前节能(余热回收)领域的热管换热器,常用热管多为重力热管。重力热管主要由管壳、端盖、工质三部分组成, 其通常制作工艺如下:

四、热管换热器简介

热管换热器属于热流体与冷流体互不接触的表面式换热器。热管换热器显著的特点是:结构简单,换热效率高, 在传递相同热量的条件下,热管换热器的金属耗量少于其他类型的换热器。 换热流体通过换热器时的压力损失比其他换热器小,因而动力消耗也小。由于冷、热流体是通过热管换热器不同部位换热的, 而热管元件相互又是独立的,因此即使有某根热管失效、穿孔也不会对冷、热流体间的隔离与换热有多少影响。 此外,热管换热器可以方便地调整冷热侧换热面积比,从而可有效地避免腐蚀性气体的露点腐蚀。 热管换热器的这些特点正越来越受到人们的重视,其用途亦日趋广泛。

按照热流体和冷流体的状态,热管换热器可分为:气-气式、气-汽式、气-液式、液-液式、液-气式。 按照热管换热器的结构形式可分为:整体式、分离式和组合式。

1、整体式热管换热器

↑气-气换热器(可定制)

↑气-气换热器(可定制)

↑气-气换热器(不接受定制)

↑气-气换热器(可定制)

↑气-气换热器(仅供特定客户)

↑气-气换热器(可定制)

↑气-气换热器(不接受定制)

↑气-气换热器(不接受定制)

↑气-气换热器(不接受定制)

五、热管换热器的应用特点

1、整体式换热器特点:

(1)、传热效率高,热管的冷、热侧均可根据需要采用高频焊翅片强化传热,弥补一般气-气换热器换热系数低的弱点。

(2)、有效地避免冷、热流体的串流,每根热管都是相对独立的密闭单元,冷、热流体都在管外流动,并由中间密封板严密的将冷、热流体隔开。

(3)、有效的防止露点腐蚀,通过调整热管根数或调整热管冷热侧的传热面积比,使热管壁温提高到露点温度以上。

(4)、有效的防止积灰,换热器设计可采用变截面结构,保证流体进出口等流速流动,达到自清灰的目的。

(5)、无任何转动部件,没有附加动力消耗,不需要经常更换元件,即使有部分元件损坏,也不影响正常生产。

(6)、单根热管的损坏不影响其它的热管,同时对整体换热效果的影响也可忽略不计。