1．熱管及熱管換熱器
熱管主要是由管殼與管內(nèi)的工作介質(zhì)所組成,首先要求這兩種物質(zhì),必須是化學(xué)相容的,即不起化學(xué)反應(yīng),不得生成新的物質(zhì),這主要是由工作介質(zhì)的性能指標(biāo)保證。熱管的工作介質(zhì)一般要有十余項(xiàng)要求,其中化學(xué)相容是首要的性能,除此之外,熱管的工作介質(zhì)還必須具有安全方面的性能指標(biāo),即必須是無(wú)毒,不易燃和不易爆等的要求,這些都是熱管工作壽命和安全的指標(biāo)。
另外,目前熱管在傳熱性能方面的指標(biāo)是夠高的,對(duì)增能熱管來(lái)說(shuō)那就更高了。單管熱管的傳導(dǎo)速率是很高的,金屬和非金屬的導(dǎo)熱速率取決于材料的導(dǎo)熱系數(shù)、溫度梯度、正交于溫度梯度的截面積,以金屬銀為例,其值在415Ｗ/ｍ2?Ｋ左右,“水鋼熱管"是銀的幾百倍到上千倍,而增能熱管又是“水鋼熱管"的7倍左右。對(duì)單管熱管要有這樣高的傳導(dǎo)速率,管殼外部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)很重要,即必須有足夠的對(duì)流換熱的流速和足夠大的擴(kuò)展面積,即有的傳熱系數(shù),否則足夠高的傳導(dǎo)速率是很難實(shí)現(xiàn)的。具體來(lái)說(shuō)是取決于管外的加熱段與冷卻段的熱冷流體相對(duì)管外翅片的流速的大小和翅片表面積的大小,所以一般熱管管外都采用翅化表面,即管外都采用翅片管形式,而且盡量采用大的翅化比來(lái)設(shè)計(jì)熱管。熱管換熱器是上述所說(shuō)的熱管組成的,所以它也具有工作壽命長(zhǎng)和傳熱量大的特點(diǎn)。
2．熱管換熱器的工作環(huán)境
由于熱管換熱器與常規(guī)換熱器相比較具有以下主要特點(diǎn):(1)傳熱系數(shù)高;(2)傳熱量大或體積小,重量輕,結(jié)構(gòu)緊湊;(3)熱管的等溫性好;(4)不易腐蝕,不易積灰和結(jié)垢;(5)可折卸、安裝和更換維護(hù)方便;(6)每支熱管在熱管換熱器中都是一個(gè)獨(dú)立的小換熱器,所以一兩支熱管壞了不影響整體熱管換熱器,更不會(huì)影響與熱管換熱器有關(guān)的系統(tǒng)。這一點(diǎn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行來(lái)說(shuō)特別重要。
由于熱管換熱器具有上述特點(diǎn),在實(shí)踐中應(yīng)用非常廣泛,用于石油、化工、天然氣、冶金、電力和小氮肥廠(chǎng)等領(lǐng)域進(jìn)行余熱回收和熱量轉(zhuǎn)換。在上述領(lǐng)域中熱管換熱器工作的環(huán)境條件一般是很差的,如積灰、結(jié)垢、熱阻大、影響傳熱;磨損大影響熱管的工作壽命,接觸熱阻大影響傳熱,高溫腐蝕和低溫腐蝕影響熱管工作安全和壽命等。如熱管換熱器不能適應(yīng)條件差一些的工作環(huán)境,它的工作、安全和壽命都得不到保證,那對(duì)熱管換熱器是極大的浪費(fèi)。制造熱管及其換熱器,要消耗大量的材料、設(shè)備、工時(shí)和能源等,如熱管換熱器的工作壽命減少了一倍,那么材料、工時(shí)、能源和成本等就要增加一倍,這就是極大的浪費(fèi)。如果工作壽命增加一倍,上述各項(xiàng)均節(jié)省了一倍,那才是真正的高效節(jié)能產(chǎn)品。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間工作實(shí)踐和調(diào)查研究和實(shí)用的例子說(shuō)明,能夠在上述環(huán)境中長(zhǎng)時(shí)間工作的熱管換熱器,只有鎳基釬焊熱管換熱器。
3．鎳基釬焊熱管換熱器
能夠加工鎳基釬焊熱管的鎳基釬焊設(shè)備,是加工熱管硬件中的硬件。鎳基釬焊熱管換熱器是許多只鎳基釬熱管組成的熱交換器,它的性能和特點(diǎn),均取決于鎳基釬焊熱管,其管殼一般是碳鋼管,管外為碳鋼翅片,一般為螺旋繞片翅片,然后通過(guò)鎳基釬焊設(shè)備高溫?zé)Y(jié)而成,具有很高的熱傳導(dǎo)速率和很高的工作壽命。
4．鎳基釬焊熱管及其特點(diǎn)
對(duì)熱管基管和外翅片進(jìn)行鎳基釬焊后:(1)基管和翅片的焊著率為99%;(2)焊接部位平滑;(3)焊接中無(wú)殘?jiān)?(4)該翅片管的熱阻小;接觸熱阻為0,明顯小于高頻焊和銅合金焊翅片管的熱阻;(5)其傳熱能力比高頻焊翅片管高20%左右,與整體軋鋼的翅片管相當(dāng)。鎳基釬焊管是用特種設(shè)備和工藝,將鎳鉻合金均勻噴涂于碳鋼表面,經(jīng)在保護(hù)氣氛中使合金溶化,并滲入碳鋼基體0.013～0.024ｍｍ,在基體表面沉積為0.025ｍｍ左右,總體形成厚度為0.05ｍｍ左右的鎳鉻合金層,其主要特點(diǎn):(1)合金的滲入層均勻、光亮、致密;(2)與鍍層、涂層有根本的區(qū)別,不存在起皮或脫落的可能;(3)表面硬度是普通鋼管的4倍左右;(4)耐高溫和低溫露 點(diǎn)腐蝕;(5)耐沖刷和磨損、不易積灰和結(jié)垢;(6)能在含酸堿、鹽等腐蝕氣氛環(huán)境中長(zhǎng)期工作;(7)價(jià)格遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于不銹鋼管一般低于不銹鋼管1/4左右。根據(jù)上述有關(guān)的特點(diǎn),還可以提高對(duì)流換熱的速度來(lái)提高傳熱系數(shù),從而進(jìn)一步提高換熱能力或者減小結(jié)構(gòu)尺寸。
5．鎳基纖焊的特種設(shè)備和工藝的應(yīng)用
鎳基釬焊設(shè)備及其工藝不僅適用于鎳基釬焊熱管,同樣可以適用于鋼和銅合金翅片管、不銹鋼翅片管以及各種形式碳鋼翅片管的釬焊,也適用于波紋管,以及特殊場(chǎng)合應(yīng)用鋼管等的鎳基釬焊,滲入到碳鋼基體和在基體表面沉積層以及總體形成厚度等,均能達(dá)到鎳基釬焊熱管的諸項(xiàng)特點(diǎn)。
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