热管及热管换热器ppt课件.ppt

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1、余热锅炉原理图19－1是一台余热锅炉的结构示意图，从图中可以看出产汽的过程。烟气，经烟道到余热锅炉入口，烟气自下而上流动，流经过热器、两组蒸发器和省煤器，最后排入烟囱。排烟温度约为100－220℃，烟气温度从380/330℃降到排烟温度，所放出的热量用来使水变成蒸汽。进入余热锅炉的给水，其温度约为42—126℃左右，先进入上部的省煤器，水在省煤器内吸收热量使水温上升，水温升到略低于汽包压力下的饱和温度，就离开省煤器进入汽包。进入汽包的水与汽包内的饱和水混合后，沿汽包下方的下降管分别进入两组蒸发器，在蒸发器内的

2、水吸热开始产汽，通常是只有一部份水变成汽，所以在蒸发器管内流动的是汽水混合物。汽水混合物离开蒸发器进入汽包上部。在汽包内装有汽水分离设备，可以把汽和水分开，水落到汽包内水空间，而蒸汽从汽包顶部出来到过热器。在过热器内吸收热量，使饱和蒸汽变成过热蒸汽。根据产汽过程有三个阶段，对应的应该要有三个受热面，即省煤器、蒸发器和过热管及热管换热器2热管工作原理2.1热管的组成（典型热管）管壳、吸液芯、工质图2.1热管示意图1—管壳；2—管芯；3—蒸汽腔；4—工作液热管：是一种传热性极好的人工构件，常用的热管由三部分组成：

3、主体为一根封闭的金属管（管壳），内部空腔内有少量工作介质（工作液）和毛细结构（管芯），管内的空气及其他杂物必须排除在外。热管工作时利用了三种物理学原理：⑴在真空状态下，液体的沸点降低；⑵同种物质的汽化潜热比显热高的多；⑶多孔毛细结构对液体的抽吸力可使液体流动。从传热状况看，热管沿轴向可分为蒸发段，绝热段和冷凝段三部分。热管的管壳是受压部件，要求由高导热率、耐压、耐热应力的材料制造。在材料的选择上必须考虑到热管在长期运行中管壳无腐蚀，工质与管壳不发生化学反应，不产生气体。管壳材料有多种，以不锈钢、铜、铝、镍

4、等较多，也可用贵重金属铌、钽或玻璃、陶瓷等。管壳的作用是将热管的工作部分封闭起来，在热端和冷端接受和放出热量，并承受管内外压力不等时所产生的压力差。热管的管芯是一种紧贴管壳内壁的毛细结构，通常用多层金属丝网或纤维、布等以衬里形式紧贴内壁以减小接触热阻，衬里也可由多孔陶瓷或烧结金属构成。如右图所示为几种不同的管芯的结果示意图热管的工作液要有较高的汽化潜热、导热系数，合适的饱和压力及沸点，较低的粘度及良好的稳定性。工作液体还应有较大的表面张力和润湿毛细结构的能力，使毛细结构能对工作液作用并产生必须的毛细力。工作液

5、还不能对毛细结构和管壁产生溶解作用，否则被溶解的物质将积累在蒸发段破坏毛细结构。2.2热管的三个区段的划分*根据热管外部热交换情况分：加热段、绝热段、冷却段*根据热管内部工质传热传质情况分：蒸发段、绝热段、冷凝段2.3热管的传热热管在实现其热量转移过程中，包含了六个相互关联的主要过程：①热量从热源通过热管管壁和充满工作液体的吸液芯传递到液—汽分界面②液体在蒸发段内的液—汽分界面上蒸发③蒸汽腔内的蒸汽从蒸发段到冷凝段④蒸汽在冷凝段内的汽—液分界面上凝结⑤热量从汽—液分界面通过吸液芯、液体和管壁传给冷源⑥在吸液芯

6、内由于毛细作用使冷凝后工作液体回流到蒸发段热管内质量流、压力和温度分布热管的工作特性热管液汽分界面的形状（a）管起动前的液—汽交界面（b）热管工作时的液—汽交界面（c）吸液芯内液—汽界面参数对于普通热管，其液体和蒸汽循环的主要动力是毛细材料和液体结合所产生的毛细力。假设热管中沿蒸发段蒸发率是均匀的，沿冷凝段冷凝率也是均匀的，则其质量流率、压力分布、温度分布及弯月面曲率的分布如右上图所示。在蒸发段内，由于液体不断蒸发，使汽液分界面缩回到管芯里，即向毛细孔一侧下陷，使毛细结构的表面上形成弯月形凹面。而在冷凝段，蒸

7、汽逐渐凝结的结果使液汽分界面高出吸液芯，故分界面基本上呈平面形状，即界面的曲率半径为无穷大(见右上图上部及右下图)。曲率半径之差提供了使工质循环流动的毛细驱动力(循环压头)，用以克服循环流动中作用于工质的重力、摩擦力以及动量变化所引起的循环阻力。热管工作过程动画注意：热管中的水会因为内部低压而在100℃以下就沸腾蒸发。水蒸汽流热量输入液态水蒸发液体由于重力或吸附力回流水蒸汽冷凝热量散失4两相闭式热虹吸管——重力热管、热虹吸管与有芯热管的区别在于冷凝液回流的机理不同热虹吸管是依靠冷凝液自身重力回流有芯热管是依靠

8、毛细抽吸力使冷凝液回流①重力热管的特点：*不需要吸液芯，制作简单，成本低廉*减少了吸液芯本身产生的热阻，——具有良好的传热性能*一切由吸液芯引起的故障，均可避免，——工作可靠②重力热管应用场合：只能应用于重力场中，而不能用于空间（无重力场）；只能将热管的下部作为加热段，而上部作为冷凝段；主要用于传热，不能用于均温；可以作为热二极管。根据重力热管具有的特点，国内作为余热回收用的热管换热器大多数采用这种