热管技术在化工领域中的应用综述.pdf

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1、第38卷第2期化工机械137热管技术在化工领域中的应用综述乔桂芝+(中国石化集团宁波工程有限公司)摘要对热管的发展历史、工作原理及其优点作了简单的阐述，主要介绍了热管技术在化工领城的几个方面的应用情况，并探讨了热管技术最新的发展方向。关键词热管高效节能化工应用中图分类号TQ051．5文献标识码A文章编号0254_6094(2011)02旬137拼自上世纪70年代以来，热管技术飞速发展，在石油、化工、建筑、冶金、轻工、能源、动力、电子以及航天等领域中获得了广泛的应用。各国科研机构、高等院校及公司厂矿等都投入了大量的资金

2、进行研究、开发和应用，技术交流也日益增多起来。上世纪80年代以后，热管换热器的研制成了新的热点，由于具有高效、紧凑及耐用等诸多优点，使其研制应用工作迅速发展起来。1热管的工作原理典型的热管由管壳、吸液芯和端盖组成，将管内抽成负压以后充以适量的工作液体并加以密封而成。在热管的蒸发段加热后，吸液芯中的工作液体因吸收外界的热量而汽化为蒸汽，在微小的压差下流向热管的冷凝段，向外界放出热量后凝结为液体，该液体借助于贴壁金属丝网的毛细抽吸力返回到蒸发段，再次受热汽化蒸发(图1)。如此反复循环，将热量连续不断地由一端传向另一端。图

3、1热管工作原理示意图2热管的优点热管是依靠封闭在管内的工作液体反复相变(蒸发、冷凝)来进行传热的高效换热元件，它可以在无需外加动力的情况下将大量热量通过其很小的截面积进行远距离传输。热管具有以下优点：a．高效的导热性。热管主要依靠管内工作液体的汽一液相变传热，内部热阻很小，具有很高的导热能力，有人称热管为热量的“超导体”。b．良好的等温性。热管内的蒸汽是处于饱和状态的，饱和蒸汽从蒸发段流向冷凝段所产生的压降很小，温降也很小，管内的温度很均匀，而且这种等温性与热管的形状和尺寸关系不大。c．优良的热响应性。由于热管蒸发段

4、与冷凝段的温差很小，只要蒸发段的温度略高于冷凝段，蒸汽就以很高的速度流动，因此热管具有很好的启动性能。d．热流方向的可逆性。水平放置的热管可以根据需要，把任意一端作为蒸发段或冷凝段，所以热管能够方便地应用于先放热后吸热的化学反应器及其它相关装置。e．良好的环境适应性。热管可以单独改变蒸发段或冷凝段的换热面积，从而容易地改变热流密度，并且热管的形状可以根据冷热源的条件而改变，因此热管可以用于一些多变的操作条件和复杂的空间结构中，解决一些其它方法难以解决的传热难题。·乔桂芝，女，1958年2月生，工程师。浙江省宁波市，3

5、15103。f热管体积小，结构简单，没有活动部件，运行稳定，维修方便，使HI寿命K。3热蕾技术在化工领域的应用在化学工业领域中．有很多地方需要高效、节能的换热元件，热管凭借H在换热方面的诸多优点得到丁很广泛的廊用。31炉内余热回收器硫酸生产“中硫{夹矿的燃烧是～个强放热反应．但是沸瞬炉内沸腾层的温度一般需要控制在800～900℃之间，所以必须从床层中导出多余的反应热。个年产100k【以l。的硫酸厂，如粜能有救地叫收这部分热量，每年可以获利上汀万元。但是沸腾炉内的操作条件比较恶劣，一般部是高温、高腐蚀性和高矿尘孵损率．

6、炉内的换热兀件极易损坏，检修起束比较繁琐。热管凭借自身的优点．能够很好地适应这种工作条件，有效地传递热量，而且提高T长期稳定运行的可靠性。囝2为热管在沸腾炉内的两种安装方式图2a为纵向插^式，热管沿炉膛埘边排刊．蒸发段下部直接插^沸腾层，其余部分在由、膛扩大部分，冷凝段插^炉顶外部的水夹套内．蒸汽存L、下联箱内循环换热，这种排列形式的热管受矿尘纵向冲刷．磨损较轻．主要“辐射传热为主，传热技术很高．而且热管纵向伸缩自如，不存在温度应力．图2b为径向插^式．热管受矿巾是横向冲刷．传热方式主要为强迫对流，与纵向插人式干}

7、

8、比，该热管磨损比较严重，但其K度短．制造简单，更换、摊修方便。围2沸腾炉自的余热日收又如合成钮的生产‘大多数使用煤球、煤块为原料进行造气．从造气炉出来的E下行煤气温暖鞍低，成分复杂，青有人量的粉尘和水蒸气，容易造成低温腐蚀和灰尘堵塞等诸多问题。根据宴际情M设计Hj来的热管换热器结构简单、体积紧凄且不易堵塞，能长期“I靠运行，可“防止ot体中的有害成分在出¨结露腐蚀。32燕汽发生器硫酸生产1中从沸腾炉里出来的s0，’t津温度高达750—850℃，如果能有嫂回收利用这部分能错片j于发电．吖以为工厂带来很大的经济效益。佩足

9、对于这种高温岛台尘余热气悼，如何提高蒸汽发毕器(余热销炉)使用的可靠性一直是化T行业的重点问题。由于热管具有高导热率，良好的环境适麻能力等优点．因此大唰热管燕汽发生器能够很好地适应这种l作条州。周3为某硫酸厂运转的s0，热管蒸汽发生器，随着操作经骗的不断积累、结构设计的不断改进和制造技术的不断完善，这种热管燕汽发生器的体积和金属消耗毋均逐渐减少