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徑向熱管和軸向熱管的區別和不同應用

時(shí)間:2017年12月26日 點(diǎn)擊: 【字體:


目前,工業(yè)上使用較多的是軸向熱管,但隨著(zhù)生產(chǎn)上對換熱設備要求的不斷提高,軸向熱管在使用過(guò)程中的局限性越來(lái)越突出,主要表現在以下幾方面:現有氣液相熱管換熱器(熱流體為工藝氣,冷流體為水)所使用的熱管是軸向熱管(多為重力熱管),主要有箱體式和分離套管式兩種。這類(lèi)熱管是靠重力沿著(zhù)管子軸向實(shí)現工作介質(zhì)蒸發(fā)―冷周而復始的循環(huán)傳熱工作過(guò)程,因此在工作時(shí)受熱段必須在管子的下部,而放熱段則必須在管子的上部,水平時(shí)就難以實(shí)現熱的傳遞,由軸向熱管組成的熱管換熱器多用于水平方向流動(dòng)流體的換熱,在垂直流動(dòng)的流體中就很難應用。軸向熱管沿軸向導熱,不凝性氣體易于聚集在放熱段的端部,等溫性能受到影響,降低了熱管的傳熱性能。從制造工藝上分析,軸向熱管焊接點(diǎn)較多,密封也很困難,一旦發(fā)生泄漏后果不堪設想。箱體式熱管不能承受水側壓力,分離套管式能承受水側壓力,其水路流程比較復雜,造成水側阻力增大。徑向熱管隨著(zhù)軸向熱管在工業(yè)生產(chǎn)中應用的不斷擴大,上述缺點(diǎn)已阻礙其在各領(lǐng)域中的發(fā)展。比如在硫酸工業(yè)中,由于場(chǎng)地的限制等原因,工藝要求熱管必須垂直布置,而且不能有泄漏,上述兩種結構的熱管就很難做到了。為此新型熱管換熱器――徑向熱管換熱器應運而生。徑向熱管早在60、70年代就已出現,但以前的徑向熱管的主要作用是提供一個(gè)恒溫場(chǎng),如外延爐等溫熱管,石英晶體測試儀等溫熱管,溫度系數測試臺等溫熱管,法國Sodern的熱管恒溫爐等都是屬于這一范疇。南京工業(yè)大學(xué)熱管研究所的專(zhuān)家突破了徑向熱管僅作為恒溫場(chǎng)的限制,將徑向熱管作為傳遞熱量的傳熱元件進(jìn)行研制開(kāi)發(fā),由江蘇科圣高溫熱管設備制造公司制造并投入使用。由于其功能變了,所以?xún)炔拷Y構也相應改變,這主要反映在吸液芯結構上。作為等溫體的熱管其吸液芯一般布置,除管內腔壁面處布有吸液芯外,還另敷有輻條吸液芯。此類(lèi)熱管管內汽、液兩相的流速很低,其關(guān)鍵是使汽、液兩相流體要充滿(mǎn)整個(gè)腔體,使之處于一個(gè)充分而完整的飽和狀態(tài),從而形成一個(gè)等溫體,所以吸液芯要布滿(mǎn)整個(gè)內腔。而作為熱量傳輸的徑向熱管,汽、液兩相的流速相對較高,它的關(guān)鍵是吸熱面必須保證有充足的液體,以免出現干枯,因此一般只在吸熱面處敷置吸液芯,而過(guò)多布置吸液芯反而會(huì )阻礙蒸汽的通暢流動(dòng)且增加了傳熱熱阻。

  設備運行結果證實(shí):設計值與實(shí)測值基本一致,說(shuō)明設計方法是正確的,同時(shí)可靠的運行又證實(shí)結構設計的合理性。將新型徑向熱管換熱器在工業(yè)生產(chǎn)中的使用情況(熱流體為工藝氣,冷流體為水)與傳統的軸向熱管進(jìn)行分析比較,徑向熱管換熱器具有下述優(yōu)點(diǎn):(1)徑向熱管換熱器所使用的熱管是徑向熱管內布有吸液芯,流體回流是在毛細管力作用下實(shí)現的,因此熱管的工作位置和流體的流動(dòng)不受任何限制,可以全方位工作,尤其適用于熱流體必須垂直方向流動(dòng)的場(chǎng)合。(2)徑向熱管換熱器與軸向熱管換熱器相比,在處理量相同的情況下,設備更加緊湊,一般體積可縮小30~40,重量可減輕15~20.(3)徑向熱管能更有效的控制壁面溫度,由于其熱側的面積遠遠大于冷側的面積,所以能更好的提高壁面溫度。(4)徑向熱管具有很高的等溫性能,不凝性氣體對其影響極小,傳熱性能相對較好。(5)可大大提高系統運行的可靠性,即使外管腐蝕,也不會(huì )造成冷熱流體的串流。(6)徑向熱管換熱器兩側流體的流動(dòng)阻力均較小,設備的運行費用低。(7)在徑向熱管換熱器中,水是在管內流動(dòng),因此具有很好的承壓能力。(8)由于水路的焊接點(diǎn)均在換熱器外側,維修方便。徑向熱管換熱器的諸多優(yōu)點(diǎn),表示其能廣泛的適用于氣-水換熱的各工業(yè)領(lǐng)域。

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