熱管在煙氣余熱回收中的應(yīng)用

一、概況

在眾多的傳熱元件中，熱管是人們所知的有效的傳熱元件之一。它可將大量的熱量通過(guò)其很小的截面積遠(yuǎn)距離的傳輸而無(wú)需外加動(dòng)力。近年來(lái)熱管技術(shù)飛快發(fā)展，特別是熱管換熱器在余熱回收方面取得了良好的效果。

自70年代開(kāi)始，開(kāi)展了熱管的傳熱性能研究以及熱管在電子器件冷卻及空間飛行器方面的應(yīng)用研究。自80年代初我國(guó)的熱管研究及開(kāi)發(fā)的重點(diǎn)轉(zhuǎn)向節(jié)能及 能源的合理利用，相繼開(kāi)發(fā)了熱管氣―氣換熱器、熱管余熱鍋爐、高溫熱管蒸汽發(fā)生器、高溫?zé)峁軣犸L(fēng)爐等各類熱管產(chǎn)品。由于碳鋼―水兩相閉式熱管的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、 價(jià)格低廉、制造方便，易于在工業(yè)中推廣應(yīng)用，碳鋼―水相容性的基本解決，使得此類熱管得以廣泛的應(yīng)用。我區(qū)煤炭?jī)?chǔ)量豐富，能源的綜合利用水平較低，因此我 區(qū)熱管研究及開(kāi)發(fā)的重點(diǎn)為節(jié)能及能源的合理利用，在煤化工及煤轉(zhuǎn)油行業(yè)應(yīng)用較多。

某煉油廠欲利用熱管換熱器回收煙氣中的余熱用以預(yù)熱助燃空氣，本課題針對(duì)這一設(shè)想擬選用氣-氣整體重力式熱管換熱器，管材選用碳鋼，介質(zhì)選用水。

二、重力熱管及其換熱器簡(jiǎn)介

2.1 重力熱管的工作原理

兩相閉式熱虹吸管又稱重力熱管，簡(jiǎn)稱熱虹吸管，與普通熱管一樣，利用工質(zhì)的蒸發(fā)和冷凝來(lái)傳遞熱量，且不需要外加動(dòng)力而工質(zhì)自行循 環(huán)。但與普通熱管所不同的是熱管管內(nèi)沒(méi)有吸液芯，冷凝液從冷凝段返回到蒸發(fā)段不是靠吸液芯所產(chǎn)生的毛細(xì)力，而是靠冷凝液自身的重力，因此熱虹吸管的工作具 有一定的方向性，蒸發(fā)段必須置于冷凝段的下方，這樣才能使冷凝液靠自身重力得以返回到蒸發(fā)段。

2.2 重力熱管的基本特性

熱管是依靠自身內(nèi)部工作液體相變來(lái)實(shí)現(xiàn)傳熱的傳熱元件，具有以下基本特征。

很高的導(dǎo)熱性 熱管內(nèi)部主要靠工作液體的汽―液相變傳熱，熱阻很小，因此具有很高的導(dǎo)熱能力，與銀、銅、鋁等金屬相比，單位重量的熱管可以多傳遞幾個(gè)數(shù)量級(jí)的熱量。

（2）熱流密度可變性 熱管可以獨(dú)立改變蒸發(fā)段或冷卻段的加熱面積，即以較小的加熱面積輸入熱量，而以較大的冷卻面積輸出熱量，或者熱管可以較大的加熱面積輸入熱量，而以較小的冷卻面積輸出熱量，這樣即可以改變熱流密度，解決一些其他方法難以解決的傳熱難題。

（3）熱流方向的可逆性 一根水平放置的有芯熱管，由于其內(nèi)部循環(huán)動(dòng)力是毛細(xì)力。因此任意一端受熱就可作為蒸發(fā)段，而另一端向外散熱就成為冷凝段。

（4）環(huán)境的適應(yīng)性 熱管的形狀可隨熱源和冷源的條件變化而做成各種形狀，熱管也可做成分離式的以適應(yīng)長(zhǎng)距離或冷熱流體不能混合的情況下的換熱。熱管既可以用于地面（重力場(chǎng)），也可用于空間（無(wú)重力場(chǎng)）。