隨著人們對環境保護的重視,以及節能增效重要性被逐漸認識,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，它利用管內工質的相變來實現能量從高溫向底溫的有效轉移，熱管具有良好等溫性和可控性，是熱的超導體，熱管通過在全封閉真空管殼內工質的蒸發與凝結來傳遞熱量，具有極高的導熱性、良好的等溫性、冷熱兩側的傳熱面積可任意改變、可遠距離傳熱、可控制溫度等一系列優點，熱管可將大熱量通過其很小的截面積遠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、鍋爐等領域。已經普遍認識和廣泛應用。
熱管一般由管殼和內部工作液體(工質)組成。管殼是鋼制的、抽成真空的密閉管殼,工質是經過特殊處理的液體,熱管加熱段吸收熱流體熱量,熱量通過熱管壁傳給管內工質,工質吸熱后蒸發和沸騰,轉變為蒸汽,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。由于熱管內部抽成真空,工質極易蒸發與沸騰,熱管起動迅速。
熱管的發現及熱管換熱器因其操作簡單,不需要動力、各熱管換熱獨立,布置靈活等優點大量應用于石化、冶金行業。
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汽化潛熱的方式傳遞熱量,傳熱效率高;工作介質的循環是依靠回流液的重力作用,不需外加動力,無機械運行部件,增加了設備可靠性,也極大地減少了運行費用;冷凝段與蒸發段彼此獨立,實現匯源分割。
眾所周知,金屬鐵在高溫時與工質水易發生反應,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,熱管界試驗了內部成膜、增加吸氫劑等等方案。工業界內部成膜方案使用較為普遍,使得熱管內壁反應生成Fe2O3鈍化膜,阻止氫氣的進一步生成。
熱管換熱器的結構型式有整體式和分離式,整體式換熱器冷熱側在同一殼體內,熱管兩頭加有封頭,換熱工質在同一管內循環流動;而分離式是整體式的一種演變,它通過外聯管將蒸發段與冷凝段連接起來,實現遠程傳熱,便于現場的靈活布置。
熱管的用途及其在石化工業上的運用熱管換熱器已成功地在石化工業上用做空氣(煤氣)換熱器、省煤器、蒸汽發生器。各種型式的熱管換熱器都為企業增效節能起了很大的作用,因此,作為一種高效換熱設備其作用正日益被各石化企業所重視。
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