熱管余熱回收器
熱管技術(shù)首先于1944年由美國人高格勒(R·S·Gaugler)所發(fā)現(xiàn),并以"熱傳遞裝置"(Heat Transter Device)為名取得專利,當(dāng)時因未顯示出實用意義,而沒有受到應(yīng)有的重視。直到六十年代初期,由于宇航事業(yè)的發(fā)展,要求為宇航飛行器提供高效傳熱組件,促使美國洛斯——阿拉莫斯科學(xué)實驗室的格羅弗(G·M·Grover)于1964年再次發(fā)現(xiàn)這種傳熱裝置的原理,并命名為熱管(Heat Pipe),首先成功地應(yīng)用于宇航技術(shù),之后引起了各國學(xué)者的極大興趣和重視。熱管技術(shù)于上世紀(jì)七八十年代進(jìn)入中國。
熱管是一種具有高導(dǎo)熱性能的傳熱組件,它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。由熱管組成的熱管換熱器具有傳熱效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、流體阻損小、有利于控制露點腐蝕等優(yōu)點。目前已廣泛應(yīng)用于冶金、化工、煉油、鍋爐、陶瓷、交通、輕紡、機(jī)械等行業(yè)中,作為廢熱回收和工藝過程中熱能利用的節(jié)能設(shè)備,取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。
目前節(jié)能(余熱回收)領(lǐng)域的熱管換熱器,常用熱管多為重力熱管。重力熱管主要由管殼、端蓋、工質(zhì)三部分組成。管的一端為蒸發(fā)段(加熱段),另一端為冷凝段(冷卻段),根據(jù)應(yīng)用需要在兩段中間可布置絕熱段。
熱管是依靠自身內(nèi)部工作液體相變來實現(xiàn)傳熱的傳熱元件,具有超常的熱活性和熱敏感性,遇熱而吸,遇冷而放。
基本特性
1、超強(qiáng)的導(dǎo)熱性:導(dǎo)熱速度快、強(qiáng)度大、效率高,導(dǎo)熱速度可達(dá)到音速。
2、良好的等溫性:良好的等溫性使熱管在很小的溫差下,傳遞很大的熱通量,傳熱阻力小。
3、熱流密度可變性:熱管可以獨立改變蒸發(fā)段或冷卻段的加熱面積,即以較小的加熱面積輸入熱量,而以較大的冷卻面積輸出熱量,或者熱管可以較大的傳熱面積輸入熱量,而以較小的冷卻面積輸出熱量。
4、安全可靠性:不存在管內(nèi)超壓,不怕干燒。液體工質(zhì)汽化后,熱管的內(nèi)壓不隨溫度的變化而變化。
5、環(huán)境的適應(yīng)性:不受環(huán)境的限制,熱管可根據(jù)環(huán)境的需要而單獨設(shè)計。
6、應(yīng)用領(lǐng)域廣。超導(dǎo)熱管形狀具有更大的靈活性,更廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域,能適應(yīng)各種惡劣的工作環(huán)境。
熱管余熱回收裝置體積小,只是普通熱交換器的1/3。其工作原理如下圖所示:左邊為煙氣通道,右邊為清潔空氣(水或其它介質(zhì))通道,中間有隔板分開互不干擾。高溫?zé)煔庥勺筮呁ǖ琅欧?排放時高溫?zé)煔鉀_刷熱管,當(dāng)煙氣溫度>30℃時,熱管被激活便自動將熱量傳導(dǎo)至右邊,這時熱管左邊吸熱,高溫?zé)煔饬鹘?jīng)熱管后溫度下降,熱量被熱管吸收并傳導(dǎo)至右邊。常溫清潔空氣(水或其它介質(zhì))在鼓風(fēng)機(jī)作用下,沿右邊通道反方向流動沖刷熱管,這時熱管右邊放熱,將清潔空氣(水或其它介質(zhì))加熱,空氣流經(jīng)熱管后溫度升高。
常規(guī)的換熱設(shè)備一般都是間壁換熱,冷熱流體分別在器壁的兩側(cè)流過,如管壁或器壁有泄露,則將造成停產(chǎn)損失。熱管余熱回收器則是二次間壁換熱,即熱流要通過熱管的蒸發(fā)段管壁和冷凝段管壁才能傳到泠流體。
2、熱管余熱回收器傳熱效率高,節(jié)能效果顯著。
3、熱管余熱回收器具有良好的防腐蝕能力
熱管管壁的溫度可以調(diào)節(jié),可以通過適當(dāng)?shù)臒崃髯儞Q把熱管管壁溫度調(diào)整在低溫流體的露點之上,從而可防止露點腐蝕,保證設(shè)備的長期運行。由于避開煙氣露點,使灰塵不易粘結(jié)于肋片和管壁上。同時熱管在導(dǎo)熱時會產(chǎn)生自振動,使灰不易粘附在管壁和翅片上,因而不會堵灰。
4、安裝及結(jié)構(gòu)布置靈活:
熱管余熱回收器的安裝無需改變原工藝系統(tǒng),結(jié)構(gòu)設(shè)計和位置布置非常靈活,可適應(yīng)各種復(fù)雜的場合。
5、使用壽命長:
使用壽命在10年以上,單根熱管可拆卸更換,維護(hù)簡單成本低。
6、投資回收期短:
一般在六個月至一年就可回收全部投資。
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