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中温热管具备的功能有哪些？ |
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近几年来,随着高温热管技术研究的不断成熟和深入,高温热管换热器的应用领域逐渐扩大,目前已广泛应用于工业、民用和国防等各个领域。在冶金、化学、陶瓷、建材及轻工等工业生产中,常需要500℃以上的清洁空气以满足助燃、干燥和供氧等需要,采用高温热管空气加热器可以轻易地达到这一要求,并且从根本上解决常规空气加热器所无法解决的传热难题。
通过高温热管换热器成功应用实例,阐述了高温热管换热器广阔的应用前景以及对工业生产和节能技术的发展所产生重大的影响,同时简要分析了高温热管换热器目前存在的问题,提出几点建议供设计者参考。
1 结构特点
高温热管换热器是由管内充有不同工质的热管组成的组合式热管换热器,主要由热管、隔板和壳体3部分组成。冷、热流体通道之间用隔板绝对隔开,热管作为传热元件实现冷、热流体间的热量传递。
整个换热器又分为高温热管区和中温热管区和低温热管区。在低温区,工作温度限制在250℃以下,采用水(经化学处理后的)作为热管工质较理想;在中温区,工作温度限制在250～400℃范围内,采用萘作为热管工质,萘热管在400℃左右具有可靠的热稳定性和良好的传热性,且与碳钢有良好的相容性和安全性,预计有很长的使用寿命[3～5];在高温区,工作温度在600℃以上常采用液态金属热管,液态金属有良好的热稳定性和较低的饱和蒸气压,如钠在800℃时饱和蒸气压仅为0.047MPa,因此在高温条件下液态金属热管的壳体几乎不承受内压,而且常用的几种液态金属在高温下均具有较高的汽化潜热,如800℃时钠的汽化潜热为3977kJ/kg,因而高温热管能够传递很高的热量。
高温热管技术在喷雾干燥中的应用取得成功,并已收到了令人满意的实际效果。根据现场测试的参数表明,高温热管换热器达到的某些性能指标,是其他类型热风发生器所达不到的,因而在某些特定工况条件下的应用也是无法取代的:a.向各类干燥设备(喷雾于燥、沸腾干燥、气流干燥、隧道干燥及链板式干燥等)提供清洁的高温热风。b.向气流焙炉提供800℃以上的高温热风,对物料直接进行气流焙烧。c.向各类燃烧器提供助燃热风,改善燃烧状况,提高燃烧效率,节约燃料。
据资料介绍,用普通换热器将助燃风加热到300～400℃可节约燃料15%～25%,用高温换热器可节约燃料40%以上。d.高温预热煤气(或助燃气),使冶金工厂大量的低热值高炉煤气(其热值约为4187J)资源在加热炉上的利用成为可能。e.回收利用六大耗能工业(冶金、化工、炼油、玻璃、水泥及陶瓷)的高温余热,使这些领域的能源利用率达到一个新的水平。由以上可以预见,高温热管热风发生器将具有广阔的推广应用前景,对工业生产和节能技术的发展产生重大的影响。
存在的问题
当前,高温热管换热器在传热方面还面临两大急需解决的问题:a.结构庞大,成本昂贵,极大地阻碍了高温热管换热器工业化应用进程;b.过渡段的衔接不合理,导致部分热管处于不工作和非正常工作状态。
要解决好上述问题的关键:a.优化高温热管换热器结构有两个途径:一是对单根热管进行传热强化研究;二是合理预测壳程的流场与温度场的分布,二者的优化组合研究是今后热管换热器强化传热技术发展的方向。b.过渡段的强化传热对优化高温热管换热器结构、安全衔接各区域热管换热器起着非常重要的作用。
高温热管技术在喷雾干燥中的应用研究取得成功,充分体现了高温热管技术的优越性。为加快高温热管换热器实现工业化进程,应尽快提高高温热管换热器设计的合理性和经济性。具体实施的方法;
a.采用数值模拟的方法模拟高温热管换热器内温度场和流场分布,以便实现高温热管换热器在线检测、故障分析和变工况分析。
b.采用强化换热技术,优化高温热管换热器结构,降低成本,提高设计经济性。加快高温热管换热器在工业中的应用进程。
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