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热管的传热原理及其应用特点 发表时间:2017-04-28 10:34
     随着科学技术的不断提高,热管研究和应用的领域也在不断拓宽。目前,热管及热管换热器已广泛应用于石油、化工、动力、冶金、建材、轻工等领域的高效传热设备,以及电子装置芯片冷却、笔记本电脑cpu冷却及电路控制板等的冷却。
 
  目前,除微型热管已批量化、大规模生产外,工业中余热回收用的热管换热器由于各种设备规模、大小、使用情况的不同,几乎每台设备都根据设备的工艺条件、现场情况设计、制造。
 
    一、 热管工作原理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。  典型的重力热管如图所示,在密闭的管内先抽成真空,在此状态下充入适量工质,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,并向外界放出热量,凝结为液体。冷凝液在重力的作用下,沿热管内壁返回到受热段,并再次受热汽化,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,由于热管内部一般抽成真空,工质极易沸腾与蒸发,热管启动非常迅速。
 
热管这种传热元件,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
 
    二、热管换热器的类型与基本结构
 
  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。从热管换热器结构形式来看,热管换热器又分为整体式、分离式和组合式:
 
1、整体式热管换热器
 
  (1)、热管式气—气换热器主要由壳体、热管元件及冷、热流体进出接口组成。壳体是一个钢结构件,一侧为热流体通道,另一侧为冷流体通道,中间由管板分隔。壳体的上、下孔板与盖板间以及设备的两侧均设有保温层。上、下盖板是可拆卸结构,便于检修和更换热管。
 
  (2)、热管式气—汽换热器(热管蒸汽发生器)系统
  该系统由两部分组成:热管蒸汽发生器,汽水分离装置(汽包)。