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    換熱管


       

    高通量換熱管

        熱傳遞過程可以分為導熱、對流換熱和輻射換熱等三種基本方式,它們各自有不同的傳熱規律,實際中遇到的傳熱問題都常常是幾種傳熱方式同時起作用。實現熱量由熱流體傳給冷流體的設備就稱之為換熱器,它是廣泛應用的一種通用設備,以電廠為例,換熱器的投資約占整個電廠投資的70%。在煉油企業中四分之一的設備投資用于各種各樣的換熱器;換熱器的重量占設備總重量的20%,在制冷設備中蒸發器、冷凝器的重量也要占整個機組重量的30%~40%。由于換熱器在工業部門中的重要性,因此從節能的角度出發,為了進一步減小換熱器的體積,減輕重量和金屬消耗,減少換熱器消耗的功率,并使換熱器能夠在較低溫差下工作,必須用各種辦法來增強換熱器內的傳熱。因此最近十幾年來,強化傳熱技術受到了工業界的廣泛重視,得到了十分迅速的發展,并且取得了顯著的經濟效果。

           強化傳熱的原則從傳熱學中我們知道換熱器中的傳熱量可用下式計算,即Q=k·F·ΔT, 式中k:傳熱系數[W/(m2·K)];F:傳熱面積[m2]; ΔT:冷熱液體的平均溫差[K],從上式可以看出,欲增加傳熱量Q,可用增加k、FΔT。而實際上加大換熱器的換熱面積和提高對數平均溫差都不是最佳途徑,前者與換熱器的結構有關,一味增大換熱面積勢必造成設備體積增大及成本的增加;而后者與流體的工況有關,選擇高對數溫差會使能耗增加。因而最理想的辦法就是提高傳熱系數k。目前國內外的一種趨勢是通過改變管子形狀或對管子進行表面處理來強化傳熱,以提高換熱器的效率。高通量管技術便是由此發展起來的用于強化沸騰傳熱過程的換熱器新技術。



    高通量管強化換熱機理

       高通量管一種利用粉末冶金工藝在普通光管內表面或者外表面燒結一層特點孔隙結構多孔金屬粉末的高效換熱管。高通量管具有大量尺寸較大的穩定汽化核心,因而可以使工質在過熱度很小的工況下產生大量汽泡,強化沸騰換熱過程。多孔的表面形成了眾多能夠長期穩定存在的泡核沸騰中心,使膜狀沸騰改變為泡核沸騰,液體在微孔中以薄液膜的形式處于四周受熱狀態,氣泡內氣體升溫后迅速膨脹破裂,脫離沸騰表面,此時液體借助表面張力作用不斷吸入微孔,并在孔穴中受熱、蒸發,使沸騰設備保持在泡核沸騰的狀態下。由于改變了沸騰狀態,使總傳熱效率得到大幅度的提高。同時,液體在孔穴內受氣泡不斷膨脹、收縮而持續循環作用,孔穴也不易被堵塞。


    高通量管具有以下幾方面的優點:

    1、能顯著地強化沸騰給熱,傳熱效果可提高20倍以上,減少所需換熱面積一半左右,尤其適用于烷烴、烯烴、醇類、氟利昂等介質。在大型乙烯和大型芳烴等化工和石化裝置中應用前景廣闊。

    2、可以在很小的溫差下維持沸騰,對低品味能量的回收和低溫沸騰換熱有很大的價值,應用于再沸器時可以降低所需加熱蒸汽的等級。

    3、臨界熱負荷相對于普通管子高出很多,表面多孔換熱管的臨界熱負荷是普通管的2倍。(4) 具有良好的阻垢性能。由于高通量管在傳熱方面的這些特點,國內許多企業正在進行相關方面的研究,同時對高通量管的性能進行了一些標準化工作,具體可參考HG/T 4379-2012燒結型高通量換熱管。如果將強化沸騰與強化冷凝兩者結合使用,即沸騰側采用表面粉末冶金噴涂燒結成多孔層強化沸騰,在冷凝成采用鋸齒管同時強化冷凝。兩者的組合使用使高通量換熱管的使用效果進一步得到提高。因此高通量管在煉油時的液體蒸發沸騰傳熱,石油,化工,冶金,海水脫鹽,天然氣儲存于運輸,氣體分離,制冷以及其他行業。例如塔頂冷卻器與乙烯分離裝置重沸器。脫丙烷塔的空氣分離裝置的再沸器蒸發器冷凝器,天然氣液化,制冷,空調,乙二醇蒸發,海水脫鹽裝置等方面具有廣泛的應用前景。


    高通量管制備的工藝如下

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