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熱管換熱器的優點及應用領域

日期：2021-08-27 06:04:46點擊：188

翅片管熱管換熱器的優點及應用領域
由熱管元件組成的換熱設備稱為熱管換熱器。熱管換熱器與傳統的換熱設備比較, 有下列幾方面優點：
(1) 傳熱系數高'尤其是氣-氣型熱管換熱器，熱管外部可以很方便地采用擴展表面，使傳熱顯著增強。例如,氣-氣型熱管換熱器的傳熱系數比列管式換熱器可高出5 ~ 10倍。
(2) 傳熱溫差大因為熱管換熱器可以實現純粹的逆流換熱，因而具有較大的傳熱溫差。
(3) 由于上述優點，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，便于維護和檢修。因為熱管元件彼此是獨立的，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，不用停機就能進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節，管壁溫度也可相應地得到調節，因而具有較強的抗露點腐蝕的能力。此外，即使一支或幾支熱管腐蝕漏了，也不會造成冷熱兩種流體的摻混。
(6) 傳熱面積和熱管排數容易增減，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用領域有：

(1) 宇航技術：電子倉的冷卻換熱，生命保障系統等；
(2) 能源有效利用:各種煙道氣和工業排氣的余熱回收和利用；
(3) 熱管式太陽能集熱器；
(4) 空調和空冷:空調換熱系統，空氣冷卻器等；
(5) 電子器件:各種電子和電器設備的冷卻和散熱,計算機系統的散熱等；
(6) 機械加工:鑄件、刀具的冷卻，熱處理爐系統的散熱；
(7) 永久凍土工程建筑的基礎保護和地熱利用；
(8) 其他：民用、醫療、等溫爐等。
在上述眾多的應用領域中，熱管在余熱回收中的應用備受關注。在這些應用場合，熱管往往不是以單支元件的形式應用的,而是由若干支、甚至幾十支，幾百支熱管組合起來應用的。也就是說，熱管換熱器是其主要應用形式。在這一應用領域，已開發了各種形式各種用途的熱管換熱器，其中，最基本的型式是對流-對流型的熱管換熱器，即在熱管的加熱段和冷卻段都是依靠流體的對流進行換熱。在對流型的換熱器中，又可分為氣-氣型、氣-液型、氣-汽型三種形式。下面簡要介紹這三種形式的結構特點和應用場合。
(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熱器，即煙氣(熱流體)與空氣(冷流體)之間的換熱。其典型結構如圖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構特點為:由若干支熱管組成一個管束，中間用隔板分開, —側走煙氣(排氣)，為加熱段,另一側走空氣，為冷卻段，冷熱兩流體的流動方向可以相反，相同或交叉，但是，一般釆用逆流的方案，因為逆流時冷熱流體具有較大的傳熱溫差。此外，對于氣-氣型熱管換熱器、熱管蒸發段和凝結段的外表面都采用翅片管，是翅片管的典型應用形式之一。
氣-氣型熱管換熱器的典型結構形式如圖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。
(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是液體，另一側是氣體，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有良好的密封。

結構型式是：當水側壓力低,在常壓下運行時，可采用水箱式結構，熱管立式放置，如圖3. 1.5所示；當水的壓力較高，水側應采用壓力容器，或用套管式結構，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，一側是氣體，另一側是介質的相變過程一一液體的沸騰或蒸汽的凝結。前者的應用實例是:從煙氣中吸熱，使水沸騰產生蒸汽的熱管式余熱鍋爐；后者的應用實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構形式,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生蒸汽。
另一種應用形式是套管內余熱鍋爐，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，在套管中產生的蒸汽集中在上部的汽包中并排出：

圖3.1.8套管內熱管余熱鍋爐

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