熱管是一種具有高導熱性能的傳熱組件,它通過在全封閉真空管殼內工質的蒸發(fā)與凝結來傳遞熱量,具有很高的導熱性、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(yōu)點。由熱管組成的熱管換熱器具有傳熱效率高、結構緊湊、流體阻損小、有利于控制露點腐蝕等優(yōu)點。目前已廣泛應用于冶金、化工、煉油、鍋爐、陶瓷、交通、輕紡、機械等行業(yè)中,作為廢熱回收和工藝過程中熱能利用的節(jié)能設備,取得了顯著的經(jīng)濟效益。
1.熱管原理
熱管是余熱回收裝置的主要熱傳導元件,與普通的熱交換器有著本質的不同。熱管余熱回收裝置的換熱效率可達98%以上,這是普通熱交換器無法比擬的。
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)通道,中間有隔板分開互不干擾。高溫煙氣由左邊通道排放,排放時高溫煙氣沖刷熱管,當煙氣溫度>30℃時,熱管被激活便自動將熱量傳導至右邊,這時熱管左邊吸熱,高溫煙氣流經(jīng)熱管后溫度下降,熱量被熱管吸收并傳導至右邊。常溫清潔空氣(水或其它介質)在鼓風機作用下,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)加熱,空氣流經(jīng)熱管后溫度升高。
目前節(jié)能(余熱回收)領域的熱管換熱器,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)應用需要在兩段中間可布置絕熱段。
2.熱管性能特點
熱管是依靠自身內部工作液體相變來實現(xiàn)傳熱的傳熱元件,具有_常的熱活性和熱敏感性,遇熱而吸,遇冷而放。
(1)導熱性:導熱速度快、強度大、效率高,導熱速度可達到音速。
(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)可靠性:不存在管內_壓,不怕干燒。液體工質汽化后,熱管的內壓不隨溫度的變化而變化。
(5)環(huán)境的適應性:不受環(huán)境的限制,熱管可根據(jù)環(huán)境的需要而單獨設計。
(6)應用領域廣。_導熱管形狀具有_大的靈活性,_廣泛的應用領域,能適應各種惡劣的工作環(huán)境。
(7)良好的_能力:熱管管壁的溫度可以調節(jié),可以通過適當?shù)臒崃髯儞Q把熱管管壁溫度調整在低溫流體的露點之上,從而可防止露點腐蝕,_設備的長期運行。由于避開煙氣露點,使灰塵不易粘結于肋片和管壁上。同時熱管在導熱時會產生自振動,使灰不易粘附在管壁和翅片上,因而不會堵灰。
(8)安裝及結構布置靈活:熱管余熱回收器的安裝無需改變原工藝系統(tǒng),結構設計和位置布置非常靈活,可適應各種復雜的場合。
(9)使用壽命長:使用壽命在10年以上,單根熱管可拆卸_換,維護簡單成本低。
(10)投資回收期短:一般在六個月至一年_可回收全部投資。