热管换热器应用浅析

冯晶晶

摘 要：随着现代社会和科技的发展，热管换热器在许多领域都发挥着重要的作用。然而，热管换热器的广泛使用也出现了很多问题，带来了许多安全隐患。本文主要介绍了热管换热器的结构、基本特性和应用，并简要指出了热管换热器的限制因素。

关键词：热管 热管应用器 烟气 余热回收

引言：大量锅炉的利用来工作过程中，产生大量的热量浪费，此过程不仅不有利于节能减排，另外一个方面也十分的污染空气。但是，新的耗材意味着新的费用，因此，探究目前状况下热能换能器的应用状况就显得十分必要，目前低中热能换能器应用比较广泛，但是高热换能器研究也十分重要。

一、热管换热器的结构及基本特性

1.1热管换热器的结构

通过热管换热器将热量利用温差将热量在温度不同的物质间进行传递。把多属支热管组装成一体，利用隔板将其分隔形成蒸发和冷凝的不同区段，构成冷热物质分别流动的通道。在这个过程中，把热源中的热量持续的传递给冷源，这种组装原件的组装体就是热能换热器。

典型的热管换热器，主要部件为热管管束，外壳，隔板，热管的蒸发段和凝结段被隔板隔开。热管管束，外壳，隔板组成了冷，热流体的流道。隔板首要功能是分隔冷热源于不同区域，以此防止两种流体相互沟通，且封闭通道。除此之外，还能够支撑热管管束。热管的蒸发段和凝结段的外壁加装翅片，其目的是强化整个传热过程；两侧流体均为垂直流动，提高传热系数。

1.2热管换热器的基本特性

（1）传热性能好： 热管换热器优良的传热性能主要是包括以下三个因素：增加热交换面积，增大相邻流体温差，改变液体流动轨迹。首先是在两流体侧都加上了钢翅，使其都翅化，由此显著增大了冷热流体的热交换面积，减小了气体流动阻力，由此，提高了热传递效率。其次，相邻液体即为不同温度的液体，使相邻液体间温差增大更加有利于热量的交换，最后，把一侧气体的管内流动改为垂直外掠流动。

（2）冷、热流体两侧的传热面可以按照需要设置： 热管的蒸发段、冷凝段长度及翅化比按所给的烟气的比重，清洁程度，流速，流量等综合因素等，但是各个因素间相互独立，这就使得机器构造易于调整。

（3）传热面部分被破坏时，能确保两流体不相互混合： 。由于热能换热器可能会损毁，如果彼此液体简单相通，那么当局部液体遭到污染时，通过液体的交通使得所有的物品遭受污染。为了避免这种情况的发生，利用隔板将其彼此隔开。这样使得只是热量的交换而不包括流体的相通，有效避免大面积的污染，减少损失。另一方面，若要更换局部零件时，不影响总体工作进度，保证生产效益。

（4）热能换热器有很强的抗积灰能力： 热管温度高，热管外空气流动极快，灰尘不易堆积。再加上热管管壁壁温高，周围空气不易凝结，以致于灰尘不会轻易堆积在管的外表面，这样就不容易积灰。

（5）热管换热器有较强的抵抗水蒸气和酸的腐蚀： 水蒸气和酸可腐蚀热能换热管。而对于热管空气预热器，在设计中，可根据实际情况调整热管蒸发段和冷凝段的长度，以及调整低温处热管冷、热两段翅片的数量、间距等办法来减少腐蚀。

二、热管换热器的應用

热管换热器主要应用于工业锅炉，航空航天，家用电器如空调，电脑，电站等生活生产的各个方面。

（一）热管空气预热器

热管空气预热器利用锅炉、加热炉等通过终末排出的余烟的热量来加热初始进入锅炉的气体，一方面不仅利用了以前浪费的大量热量，另一方面使气体在导管内反复流动，增加了洁净律，有效解决了关于有害气体大量排放的问题。这样节约资源且保护环境，因此得到了大量的推广。热管元件的蒸发段和凝结段外壁均加装翅片，前已述，提高了传热性能但是同等的新增加的翅片又会导致该部分更容易积灰和服饰。虽然有所考虑到增加翅片，但是如何有效，高效的布局方式，尚未得到解决，导致不同区域间换热不均匀，不充分，这将是未来考虑改进的方向。

（二）热管省煤器

锅炉上经常使用的热管省煤器，通过提高加热侧热管管壁温度，防止灰尘的堆积，且在煤矿中，灰尘极多，因此有效的防止了积灰导致的局部堵塞与腐蚀。

（三）热管蒸发器（余热钢炉）

余热锅炉进行了结构上的升级改造，使其结构更加简洁，机身各部件之间更加紧凑。不同热管之间彼此分离，有效减少了局部机器损坏时，维修的复杂性。即单管损害，维修单管即可。

三、热管换热器的限制因素

3.1 热管工质

首要因素就是热管工质。由于热管需要容受不同的温度，从低温到高温。但是目前尚不存在一个合适的材质适合各级温度，因此材质容易受损。投入大，价格高。

3.2 热管参数对换热器性能的影响

热管的直径、长度、翅片的结构参数（间距、翅片厚度等）决定了翅片的效率和翅化比，对热管换热器的传热性能和流阻性能的影响比较大，并且还会影响换热器的紧凑性、投资和使用费用。

在设计热管时，大多依据的都是平常的经验。当废气的流量、温度一定时，如何确定热管的直径、翅片高度和厚度、翅片的间距、热管的管间距、热管的长度等结构尺寸是没有准确标准的。这种不确定性和随机性也影响了热管换热器的应用。

3.3 积灰

如果烟气中有大量粉尘，由于存在摩擦力，快速流动的气体一方面有利于热量的交换，另一方面却极其容易损毁管壁，甚至灰尘过多时，会堵塞管口。

结束语：目前热能换能器在生产生活中各个方面应用很多，有效提高了热量的利用，有效提高了热效率。但是由于工质，热管参数，积灰等多方面限制因素，热能换热器还有很多提高的地方。

参考文献：

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