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熱管換熱器的結構和分類

發布時間:2024-12-02 10:18:53人氣:243

由熱管元件組成的換熱設備叫熱管換熱器。在余熱回收系統中,在太陽能和地熱資源開發利用工程中,在各種電子/電器設備的冷卻散熱中,熱管往往不是以單支元件的形式應用的,而是由若干支、甚至幾十支、幾百支熱管組合起來應用的。也就是說,熱管換熱器是其主要應用形式。熱管換熱器在熱管的應用中占主導的地位。

現在已開發了各種形式各種用途的熱管換熱器,表1綜述了熱管換熱器的分類情況,其中,基本的型式是對流—對流型的熱管換熱器,而在對流型的換熱器中,氣一氣型、氣一液型、氣一汽型三種形式用的多。

 熱管換熱器的結構和分類

表一 熱管換熱器的分類


(1) —氣型熱管換熱器。

在氣—氣型熱管換熱器中,參加換熱的冷熱流體都是氣體,例如從煙氣中吸收余熱加熱空氣的熱管空氣予熱器,就是煙氣(熱流體)與空氣(冷流體)之間的換熱。其典型結構如圖1所示。

其結構特點為:由若干支熱管組成一個管束,中間用隔板分開,一邊走煙氣(排氣)為加熱段,另一邊走空氣(給氣),為冷卻段,排氣與給氣的流動方向可以相反(逆流),相同(順流)或交叉(交叉流),不過,一般采用逆流的方案,因為逆流時,冷熱流體具有較大的傳熱溫差,有利于傳熱。此外,對于氣—氣型換熱,熱管外表面都有翅片,以增強傳熱,見圖2翅片又叫擴展表面,加工方法有高頻焊、鑲片、繞片、串片或整體軋制。



熱管換熱器的結構和分類熱管換熱器的結構和分類

1 氣—氣型熱管換熱器                圖2 帶翅片的熱管


氣型熱管換熱器的主要應用場合有:

鍋爐或各種加熱爐、窯爐的空氣予熱,加熱空氣用于助燃或用于其它目的達到節約燃料和能源。

從各種干燥設備的排氣中吸收余熱,加熱新鮮空氣,再返回干燥設備中。

空調設備的余熱回收,安裝在空調空間的排氣管道上,夏天用來回收冷量,冬天用來回收熱量。

(2) 液型熱管換熱器。

參加換熱的流體一邊是液體,另一邊是氣體,例如從煙氣中吸收余熱用來加熱鍋爐給水的熱管省煤器。其典型結構圖3所示。

熱管的加熱段暴露在煙氣中,往往采用翅片管,冷卻段置于循環的水流道中,采用光管就可以了。見圖4所示。




熱管換熱器的結構和分類熱管換熱器的結構和分類

3 氣—液型熱管換熱器            圖4 氣—液型熱管元件


應該注意,加熱段與冷卻段中間應有良好的密封,如果水側的壓力較高,殼體應滿足受壓容器的設計要求。

(3) 氣一汽型熱管換熱器

參加換熱的流體,一邊是氣體,另一邊是相變過程一液體的沸騰或蒸汽的凝結。前者的應用實例是:從煙氣(熱流體)中吸收余熱用來使水沸騰產生蒸汽(冷流體)的熱管余熱鍋爐。如圖5所示。

后者應用實例是熱管蒸汽冷凝,用空氣(冷流體)來冷凝汽輪機的排氣(熱流體),見圖6所示。




熱管換熱器的結構和分類熱管換熱器的結構和分類

5 熱管余熱鍋爐               圖6 熱管蒸汽冷凝器


5中的熱管管束是傾斜放置的,說明采用的重力輔助熱管,當然,也可以采用垂直放置的結構型式,熱管的加熱段插入煙道中,多采用翅片管,冷卻段伸入鍋筒中,采用光管。圖5中的情況與圖6恰恰相反,加熱段是光管,因為外面是蒸汽的凝結,而冷卻段是翅片管,外面是空氣的對流換熱。

除了上面講過的對流一對流型熱管換熱器之外,作為輻射一對流型的一個例子,是高溫鋼坯的余熱回收。

工質選擇的因素

眾所周知,熱管是靠工質的相變來傳遞熱量的。因此選擇工質是熱管設計的核心。熱管工質的選擇需要考慮的因素很多,這些因素可以分為以下三個方面。

(1)溫度因素:工質在熱管的工作溫度下應具有合適的壓力。

(2)物性因素:工質的物理性質應有利于傳熱和熱管的工作。

(3)安全和經濟性因素:工質無毒,容易得到,價格便宜。

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