換熱管膠球清洗裝置的優(yōu)點(diǎn)及經(jīng)濟性能分析
國內對于新能源換熱管膠球清洗裝置技術(shù)發(fā)展路線(xiàn)很關(guān)注。伴隨著(zhù)國家環(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)濟性能分析讓用戶(hù)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，總體的傳熱系數比銅管提高2.121-8.408%。
由于材質(zhì)采用美國標準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，具有很強的耐高溫蒸汽的沖擊性能及抗振性能。
由于管子內壁光滑，使得其邊界層流底層厚度減薄，既強化換熱，又提高了抗結垢性能。
為了消除焊接應力，在保護氣體中以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，氣壓試驗至10MPa，5分鐘無(wú)壓降。
經(jīng)濟性能比較
導熱
由于銅管的導熱系數為100W/m℃，不銹鋼管的導熱系數為13W/m℃，這當然要影響總體傳熱系數。但是，不銹鋼管的壁厚可以減薄以0.5~0.7mm，而銅管因強度及沖蝕磨損等原因，其壁厚不能低于1mm。
根據公式：Rc=（1）
其中：Rc——導熱熱阻，m2k/w。
λ——導熱系數，W/(m.k)。
δ——管壁厚度，m
管材一定，λ不變時(shí)，根據公式（1），δ越小，Rc越小，傳熱系數越大。這就可以縮小不銹鋼管與銅管總體傳熱系數的差距。
由于銅管內外壁比不銹鋼更粗糙，容易結垢，增加了銅管的熱阻，這又使銅管與不銹鋼管總體傳熱系數的差距縮小。
對流放熱
換熱管膠球清洗裝置使用不銹鋼管或使用銅管，管內流速都是紊流。影響對流放熱的最大因素是層流底層的厚度，因為層流底層中的傳熱是導熱，而水的導熱系數很低。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壁的粗糙度。銅管內表面有氧化物，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流放熱系數比銅管的對流放熱系數大。
Rw= (2)
其中：Rw——對流放熱熱阻，m2k/w。
αw——對流放熱系數，w/m2.k。
根據公式（2）αw越大，Rw越小。
凝結放熱系數
凝結放熱系數有膜狀凝結和珠狀凝結兩種，珠狀凝結放熱系數比膜狀凝結放熱系數大得多。但不銹鋼管外壁和銅管外壁哪種管材的珠狀凝結更多尚不清楚，但可以說(shuō)兩種管材外壁大部份是膜狀凝結。膜狀凝結的放熱系數大小與膜的薄厚關(guān)系很大，因為在膜的內部是導熱，水膜的導熱系數數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放熱系數比銅管外壁的凝結放熱系數大。
Rm=（3）
其中：Rm——管外壁的凝結放熱熱阻，m2k/w。
αm——管外壁的凝結放熱系數，w/m2.k。
根據公式（3），αm越大、Rm越小。
?總體傳熱系數
K= （4）
其中：R——總熱阻，m2k/w。
K——總體傳熱系數，w/m2.k。
由（4）可知：對流熱阻、導熱阻和凝結放熱熱阻都減小，則總熱阻減小：總熱阻減小，總體傳熱系數增大。
在壁厚相同的情況下，不銹鋼管的總體傳熱系數比銅管低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和凝結放熱系數都比銅管大，使不銹鋼管的總體傳熱系數得到提高。
換熱性能對照表
名 稱(chēng) 規格（㎜） 材 質(zhì) 總體換熱系數（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(cháng)遠的經(jīng)濟性
隨著(zhù)運行時(shí)間的增長(cháng)，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，運行時(shí)間越長(cháng)，換熱管膠球清洗裝置不銹鋼管的凝汽器的經(jīng)濟性將會(huì )比銅管的凝汽器越來(lái)越更好。同時(shí)，銅管對冷卻水中的雜物的吸附能力比不銹鋼管更強得多，大大降低了設備的經(jīng)濟性。
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 屈服強度MPa 拉伸強度MPa 延伸率
% 彈性模量MPa 熱脹系數10-6 導熱系數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度和抗拉強度都比銅管高，不銹鋼管的使用壽命必然要比銅管長(cháng)，熱脹系數比銅管低，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(lèi) 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（運行狀態(tài)） 4 5 4
點(diǎn)蝕（積滯狀態(tài)） 2 4 2
高速沖擊 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：表中的數值2-6表示抗腐蝕能力由小到大
適應氯離子的指標
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：耐水側沖擊腐蝕，實(shí)現無(wú)銅離子系統，且PH值可提高，以減少腐蝕產(chǎn)生率，可提高冷卻水流速，達2.3m/s，最高可達3.5m/s，這樣既可提高總體傳熱系數，又可減少管內雜質(zhì)的沉積。 |
