換熱管膠球清洗裝置的優(yōu)點(diǎn)及經(jīng)濟(jì)性能分析
國(guó)內(nèi)對(duì)于新能源換熱管膠球清洗裝置技術(shù)發(fā)展路線很關(guān)注。伴隨著國(guó)家環(huán)保政策的優(yōu)惠，換熱管膠球清洗裝置通過(guò)以下的優(yōu)點(diǎn)及經(jīng)濟(jì)性能分析讓用戶更多的了解它們。
換熱管膠球清洗裝置不銹鋼換熱管具有以下優(yōu)點(diǎn)：
我公司采用的換熱管可采用0.6mm的薄壁管材，提高了整體換熱性能，在相同的換熱面積下，總體的傳熱系數(shù)比銅管提高2.121-8.408%。
由于材質(zhì)采用美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)AISI316優(yōu)質(zhì)不銹合金鋼，使其具有較高的硬度，管子的鋼度也明顯提高，因此，具有很強(qiáng)的耐高溫蒸汽的沖擊性能及抗振性能。
由于管子內(nèi)壁光滑，使得其邊界層流底層厚度減薄，既強(qiáng)化換熱，又提高了抗結(jié)垢性能。
為了消除焊接應(yīng)力，在保護(hù)氣體中以1050℃高溫進(jìn)行熱處理。所有鋼管均采用壓差進(jìn)行泄漏檢查，氣壓試驗(yàn)至10MPa，5分鐘無(wú)壓降。
經(jīng)濟(jì)性能比較
導(dǎo)熱
由于銅管的導(dǎo)熱系數(shù)為100W/m℃，不銹鋼管的導(dǎo)熱系數(shù)為13W/m℃，這當(dāng)然要影響總體傳熱系數(shù)。但是，不銹鋼管的壁厚可以減薄以0.5~0.7mm，而銅管因強(qiáng)度及沖蝕磨損等原因，其壁厚不能低于1mm。
根據(jù)公式：Rc=（1）
其中：Rc——導(dǎo)熱熱阻，m2k/w。
λ——導(dǎo)熱系數(shù)，W/(m.k)。
δ——管壁厚度，m
管材一定，λ不變時(shí)，根據(jù)公式（1），δ越小，Rc越小，傳熱系數(shù)越大。這就可以縮小不銹鋼管與銅管總體傳熱系數(shù)的差距。
由于銅管內(nèi)外壁比不銹鋼更粗糙，容易結(jié)垢，增加了銅管的熱阻，這又使銅管與不銹鋼管總體傳熱系數(shù)的差距縮小。
對(duì)流放熱
換熱管膠球清洗裝置使用不銹鋼管或使用銅管，管內(nèi)流速都是紊流。影響對(duì)流放熱的最大因素是層流底層的厚度，因?yàn)閷恿鞯讓又械膫鳠崾菍?dǎo)熱，而水的導(dǎo)熱系數(shù)很低。在流動(dòng)狀態(tài)相同的情況下，層流底層的厚度取決于管內(nèi)壁的粗糙度。銅管內(nèi)表面有氧化物，其粗糙度比不銹鋼管大得多，銅管的層流底層的厚度比不銹鋼管的層流底層厚度更大。這就使不銹鋼管的對(duì)流放熱系數(shù)比銅管的對(duì)流放熱系數(shù)大。
Rw= (2)
其中：Rw——對(duì)流放熱熱阻，m2k/w。
αw——對(duì)流放熱系數(shù)，w/m2.k。
根據(jù)公式（2）αw越大，Rw越小。
凝結(jié)放熱系數(shù)
凝結(jié)放熱系數(shù)有膜狀凝結(jié)和珠狀凝結(jié)兩種，珠狀凝結(jié)放熱系數(shù)比膜狀凝結(jié)放熱系數(shù)大得多。但不銹鋼管外壁和銅管外壁哪種管材的珠狀凝結(jié)更多尚不清楚，但可以說(shuō)兩種管材外壁大部份是膜狀凝結(jié)。膜狀凝結(jié)的放熱系數(shù)大小與膜的薄厚關(guān)系很大，因?yàn)樵谀さ膬?nèi)部是導(dǎo)熱，水膜的導(dǎo)熱系數(shù)數(shù)特別低而膜的厚度又取決于管外壁的粗糙度。銅管外壁因氧化層的關(guān)系，比不銹鋼管粗糙得多。因此，不銹鋼管外壁的凝結(jié)放熱系數(shù)比銅管外壁的凝結(jié)放熱系數(shù)大。
Rm=（3）
其中：Rm——管外壁的凝結(jié)放熱熱阻，m2k/w。
αm——管外壁的凝結(jié)放熱系數(shù)，w/m2.k。
根據(jù)公式（3），αm越大、Rm越小。
?總體傳熱系數(shù)
K= （4）
其中：R——總熱阻，m2k/w。
K——總體傳熱系數(shù)，w/m2.k。
由（4）可知：對(duì)流熱阻、導(dǎo)熱阻和凝結(jié)放熱熱阻都減小，則總熱阻減小：總熱阻減小，總體傳熱系數(shù)增大。
在壁厚相同的情況下，不銹鋼管的總體傳熱系數(shù)比銅管低6%。由于使用比銅管薄的不銹鋼管，不銹鋼管的總體傳熱系數(shù)和凝結(jié)放熱系數(shù)都比銅管大，使不銹鋼管的總體傳熱系數(shù)得到提高。
換熱性能對(duì)照表
名 稱 規(guī)格（㎜） 材 質(zhì) 總體換熱系數(shù)（W/㎡.k）
銅 管 1 HSn70-IA 3682.413869
不銹鋼管 1 AISI316L 3460.327347
不銹鋼管 0.7 AISI316 3760.628476
不銹鋼管 0.6 AISI316 3872.606729
長(zhǎng)遠(yuǎn)的經(jīng)濟(jì)性
隨著運(yùn)行時(shí)間的增長(zhǎng)，銅管氧化層將越來(lái)越厚，傳熱效果會(huì)越來(lái)越差。而不銹鋼基本不會(huì)氧化，或氧化速度很慢。因此，不銹鋼管的凝汽器與銅管的凝汽器如果同時(shí)投運(yùn)，運(yùn)行時(shí)間越長(zhǎng)，換熱管膠球清洗裝置不銹鋼管的凝汽器的經(jīng)濟(jì)性將會(huì)比銅管的凝汽器越來(lái)越更好。同時(shí)，銅管對(duì)冷卻水中的雜物的吸附能力比不銹鋼管更強(qiáng)得多，大大降低了設(shè)備的經(jīng)濟(jì)性。
3、安全性能比較
?不銹鋼管與銅管的工程特性
管 材 密度t/m3 屈服強(qiáng)度MPa 拉伸強(qiáng)度MPa 延伸率
% 彈性模量MPa 熱脹系數(shù)10-6 導(dǎo)熱系數(shù)w/mk
海軍銅管 8.4 120 330 60 13.3 16 100
鎳銅管 8.9 140 390 43 15.4 16 30
316
不銹鋼管 8 280-350 550-659 30-60 20 17 13
從上表可以看出：換熱管膠球清洗裝置不銹鋼管的屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度都比銅管高，不銹鋼管的使用壽命必然要比銅管長(zhǎng)，熱脹系數(shù)比銅管低，與管板更接近，因此，不易因熱脹冷縮面損傷了管子或影響脹口。
換熱管膠球清洗裝置不銹鋼管與銅管的抗腐蝕性能
腐蝕種類 海軍黃銅管 鎳銅管 不銹鋼管
一般腐蝕 2 4 5
沖擊腐蝕 2 5 6
點(diǎn)蝕（運(yùn)行狀態(tài)） 4 5 4
點(diǎn)蝕（積滯狀態(tài)） 2 4 2
高速?zèng)_擊 3 5 6
進(jìn)口沖擊 2 4 6
蒸汽熱點(diǎn)腐蝕 2 4 6
氨 蝕 2 5 6
注：表中的數(shù)值2-6表示抗腐蝕能力由小到大
適應(yīng)氯離子的指標(biāo)
管材 Hsn70-IA Hsn70-IB AISI304 AISI316L
氯離子 150 400 300 500
(mg/L) 短期<400 短期<800 短期<1000 短期<1000
由上表可知：換熱管膠球清洗裝置不銹鋼管與銅管相比具有的優(yōu)點(diǎn)：抗沖蝕性能好，能抗蒸汽帶水滴在高速中的沖擊腐蝕；抗氨腐蝕性能好：耐水側(cè)沖擊腐蝕，實(shí)現(xiàn)無(wú)銅離子系統(tǒng)，且PH值可提高，以減少腐蝕產(chǎn)生率，可提高冷卻水流速，達(dá)2.3m/s，最高可達(dá)3.5m/s，這樣既可提高總體傳熱系數(shù)，又可減少管內(nèi)雜質(zhì)的沉積。 |
