圖熱管的典型結(jié)構(gòu)和工作原理
熱管的典型結(jié)構(gòu)如圖1所示。一個(gè)園筒狀的容器,內(nèi)部襯以多孔性的材料,將容器內(nèi)部抽成某種程度的真空,然后注入一定量的液體(介質(zhì))并將容器密封起來(lái)。這樣,一支熱管就做成了。
如果將熱管的一端加熱,另一端冷卻,中間用隔板或絕熱材料將二者分開(kāi),這樣,熱管內(nèi)部將開(kāi)始兩相傳熱過(guò)程。加熱段的介質(zhì)會(huì)沸騰或蒸發(fā),吸收汽化潛熱,由液體變?yōu)檎羝?。產(chǎn)生的蒸汽在管內(nèi)一定壓差的作用下,流動(dòng)到冷卻段,蒸汽遇到冷的壁面會(huì)凝結(jié)成液體,同時(shí)放出汽化潛熱,通過(guò)管壁傳給外面的冷源。冷凝下來(lái)的液體依靠管內(nèi)壁的多孔材料所產(chǎn)生的毛細(xì)管力再回流到加熱段,重新開(kāi)始蒸發(fā)吸熱過(guò)程。這樣,通過(guò)管內(nèi)介質(zhì)的連續(xù)相變,完成了熱量的連續(xù)轉(zhuǎn)移。
當(dāng)熱管在地面上應(yīng)用時(shí),可以讓重力來(lái)幫助凝液回流,這時(shí),就不需要管內(nèi)吸液芯了,只要將熱管傾斜放置或垂直放置,讓加熱段在下方,冷卻段在上方就可以了。這樣的熱管叫重力輔助熱管或重力熱管。下面講述的熱管換熱器,絕大部分用的都是重力熱管。
二.熱管的*性
傳熱性能*。由于管內(nèi)是高效的相變傳熱,其相當(dāng)導(dǎo)熱系數(shù)是銅的幾十倍,甚至幾百倍,故有超導(dǎo)熱體之稱。如果將一支熱管和一支同樣尺寸的銅棒同時(shí)插入80—90度的熱水中,在*初的時(shí)刻,如果您敢用手摸一下銅棒,您卻不敢觸摸燙手的熱管,因?yàn)闊峁芫哂辛己玫牡葴匦?,熱管上部的溫度幾乎與熱水相同。
每支熱管都是一個(gè)獨(dú)立的傳熱元件,可做成不同的形狀和結(jié)構(gòu),適用于不同的應(yīng)用場(chǎng)合。
熱管的加熱段和冷卻段,都是管外換熱,容易處理?yè)Q熱面的積灰和腐蝕。
通過(guò)改變介質(zhì)和管材,可用于不同溫度下的傳熱。
安裝,拆卸,更換,維護(hù)方便。
三.熱管的應(yīng)用范圍
1.宇航工程:電子艙的冷卻散熱,飛船表面的均溫,生命保障系統(tǒng)的建立,等;
2.計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè),電子設(shè)備:CPU, 電子器件的散熱和均溫,等;
3.新能源的開(kāi)發(fā)和利用:太陽(yáng)能,地?zé)?,凍土工程,等?/p>
4.余熱的回收和利用:鍋爐,工業(yè)爐的余熱回收,各種場(chǎng)合煙氣的余熱回收;
5.其它需要散熱或均溫的場(chǎng)合.
四.熱管余熱鍋爐
應(yīng)用場(chǎng)合:應(yīng)用熱管作為傳熱元件,吸收較高溫度的煙氣余熱用來(lái)產(chǎn)生蒸汽,所產(chǎn)生的蒸汽可以并倂入蒸汽管網(wǎng)(需達(dá)到管網(wǎng)壓力),也可用于發(fā)電(汽量較大且熱源穩(wěn)定)或其他目的。對(duì)鋼廠,石化廠及工業(yè)窯爐而言,這是一種****的余熱利用形式。
設(shè)備優(yōu)點(diǎn): * 每支熱管都是一個(gè)獨(dú)立的傳熱單元,可根據(jù)不同的溫度水平而設(shè)計(jì);
* 根據(jù)需要可選擇易拆卸的熱管結(jié)構(gòu),使檢修和安裝更方便;
* 熱管*隔離了熱源和冷源,不會(huì)產(chǎn)生冷熱流體的摻混;
* 煙氣側(cè)為管外換熱,除灰容易。
結(jié)構(gòu)型式:有兩種結(jié)構(gòu)型式,見(jiàn)圖5和圖6。圖5為汽包內(nèi)直接沸騰式,即熱管的冷卻段直接伸入汽包內(nèi),使汽包內(nèi)的水產(chǎn)生沸騰;圖6為套管內(nèi)沸騰式,即熱管的冷卻段被水套管包圍,使套管內(nèi)的水在流動(dòng)狀態(tài)下沸騰,所產(chǎn)生的蒸汽再匯入汽包。
應(yīng)用實(shí)例:某煉鋼廠燒結(jié)爐的余熱鍋爐
煙氣進(jìn)出口溫度:300℃→200℃;煙氣標(biāo)準(zhǔn)流量:70000NM3/h;
軟水進(jìn)口溫度及蒸汽出口溫度:140℃→164℃;
蒸汽壓力:0.6MPa; 蒸汽產(chǎn)量:4300kg/h;
熱管總根數(shù):430支;熱管基管直徑:ψ38*3.5mm;
熱管總長(zhǎng):5500mm,汽包內(nèi)徑:2400mm;
結(jié)構(gòu)型式:汽包內(nèi)直接沸騰式。
熱管余熱鍋爐是一種氣—水換熱器,主要應(yīng)用在回收煙氣熱量,副產(chǎn)低壓飽和蒸汽。
設(shè)備結(jié)構(gòu):主要熱管,汽包,煙箱三部分組成。
工作原理:熱管從煙氣中吸收熱量,通過(guò)熱管內(nèi)的介質(zhì)將熱量傳遞到汽包中的水中,將水加熱汽化的過(guò)程。