隨著人們對環(huán)境保護的重視,以及節(jié)能增效重要性被逐漸認(rèn)識,一種新型高效傳熱元件———熱管日益引起人們的重視。
熱管是一種高效強化傳熱元件，它利用管內(nèi)工質(zhì)的相變來實現(xiàn)能量從高溫向底溫的有效轉(zhuǎn)移，熱管具有良好等溫性和可控性，是熱的超導(dǎo)體，熱管通過在全封閉真空管殼內(nèi)工質(zhì)的蒸發(fā)與凝結(jié)來傳遞熱量，具有極高的導(dǎo)熱性、良好的等溫性、冷熱兩側(cè)的傳熱面積可任意改變、可遠(yuǎn)距離傳熱、可控制溫度等一系列優(yōu)點，熱管可將大熱量通過其很小的截面積遠(yuǎn)距離地傳輸而無需外加動力。在化工、電子、電力冶金、建材、糧機、涂裝、鍋爐等領(lǐng)域。已經(jīng)普遍認(rèn)識和廣泛應(yīng)用。
熱管一般由管殼和內(nèi)部工作液體(工質(zhì))組成。管殼是鋼制的、抽成真空的密閉管殼,工質(zhì)是經(jīng)過特殊處理的液體,熱管加熱段吸收熱流體熱量,熱量通過熱管壁傳給管內(nèi)工質(zhì),工質(zhì)吸熱后蒸發(fā)和沸騰,轉(zhuǎn)變?yōu)檎羝?蒸汽在微小壓差的作用下上升至放熱段,受管外冷流體的冷卻作用,蒸汽冷凝并向外放出汽化潛熱,冷流體獲得熱量,冷凝液依靠重力回到加熱段。如此周而復(fù)始,熱流體熱量便傳給冷流體,使冷流體得到加熱。由于熱管內(nèi)部抽成真空,工質(zhì)極易蒸發(fā)與沸騰,熱管起動迅速。
熱管的發(fā)現(xiàn)及熱管換熱器因其操作簡單,不需要動力、各熱管換熱獨立,布置靈活等優(yōu)點大量應(yīng)用于石化、冶金行業(yè)。
熱管換熱器是由若干熱管組成的,每根或每片熱管是一獨立傳熱單元,一根或一片熱管損壞,不影響其它熱管的正常使用;熱管外通常有高頻焊翅片,大大增加了換熱面積;因為熱管以相變及工質(zhì)汽化潛熱的方式傳遞熱量,傳熱效率高;工作介質(zhì)的循環(huán)是依靠回流液的重力作用,不需外加動力,無機械運行部件,增加了設(shè)備可靠性,也極大地減少了運行費用;冷凝段與蒸發(fā)段彼此獨立,實現(xiàn)匯源分割。
眾所周知,金屬鐵在高溫時與工質(zhì)水易發(fā)生反應(yīng),Fe+H2O→Fe3O4+H2↑由于不凝性氣體氫氣的存在,使得換熱管不能將熱量傳遞給冷凝段,也就失去了熱管的功用,為解決這一問題,熱管界試驗了內(nèi)部成膜、增加吸氫劑等等方案。工業(yè)界內(nèi)部成膜方案使用較為普遍,使得熱管內(nèi)壁反應(yīng)生成Fe2O3鈍化膜,阻止氫氣的進一步生成。
熱管換熱器的結(jié)構(gòu)型式有整體式和分離式,整體式換熱器冷熱側(cè)在同一殼體內(nèi),熱管兩頭加有封頭,換熱工質(zhì)在同一管內(nèi)循環(huán)流動;而分離式是整體式的一種演變,它通過外聯(lián)管將蒸發(fā)段與冷凝段連接起來,實現(xiàn)遠(yuǎn)程傳熱,便于現(xiàn)場的靈活布置。
熱管的用途及其在石化工業(yè)上的運用熱管換熱器已成功地在石化工業(yè)上用做空氣(煤氣)換熱器、省煤器、蒸汽發(fā)生器。各種型式的熱管換熱器都為企業(yè)增效節(jié)能起了很大的作用,因此,作為一種高效換熱設(shè)備其作用正日益被各石化企業(yè)所重視。
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