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3. 9.1分離式熱管換熱器的原理和優(yōu)點(diǎn)

日期:2022-01-07 09:09:43點(diǎn)擊:254

3. 9.1分離式熱管換熱器的原理和優(yōu)點(diǎn)
分離式熱管換熱器是單管型熱管換熱器的發(fā)展。在單管型熱管換熱器中,蒸發(fā)段和 凝結(jié)段是一支熱管的兩個(gè)部分,換熱器是由若干支單管構(gòu)成的。而分離式熱管換熱器則 不同,其蒸發(fā)段和凝結(jié)段不再由單獨(dú)的熱管元件組成,而是分離成兩個(gè)部分,組成了兩個(gè) 換熱器:蒸發(fā)器和冷凝器。蒸發(fā)器在下部,凝結(jié)器在上部,中間用蒸汽通道(上升管)和凝 液回流通道(下降管)相連。蒸發(fā)器內(nèi)部因沸騰而產(chǎn)生的蒸汽,通過(guò)上升管,流動(dòng)到上部 的冷凝器凝結(jié),凝結(jié)液通過(guò)下降管回流到蒸發(fā)器。這樣,依靠?jī)?nèi)部介質(zhì)的連續(xù)相變,完成 了熱量的連續(xù)轉(zhuǎn)移。其工作原理如圖3.9. 1所示。
 

如圖3. 9. 1所示,蒸發(fā)器和冷凝器都是分別由若干組管束組成。在冷凝器中,蒸汽和 凝液同時(shí)向下流動(dòng),為了方便不凝氣的排出,單獨(dú)在冷凝器的側(cè)面分出一支氣體分離管, 上面安裝排氣閥,可定期向外排氣。
上升管中的蒸汽流動(dòng)阻力
和下降管中的凝液流動(dòng)阻力Apl都需要依靠液面差H 所產(chǎn)生的壓頭來(lái)克服。而系統(tǒng)中最大可能的液位差反皿應(yīng)大于〃,換熱器才能正常工作, 當(dāng)流動(dòng)阻力以液位的高度表示時(shí),應(yīng)滿足下列關(guān)系:
分離式熱管換熱器的優(yōu)點(diǎn)是:
(1)分離式熱管換熱器由兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立的部分組成,每部分可方便地安裝在需要吸 熱和放熱的管道上,這樣就避免了對(duì)管道系統(tǒng)做大的改動(dòng)。在大功率的余熱回收系統(tǒng)中, 冷熱流體的流量很大,管道直徑大,很難彎曲和引出,應(yīng)用分離型換熱器就顯得特別方便,
(2) 因?yàn)榉蛛x型由兩個(gè)基本上獨(dú)立的換熱器組成,因而每個(gè)換熱器的傳熱面積都可 以根據(jù)需要而改變,管束尺寸、管子規(guī)格、排列方式等都可獨(dú)立選擇。
(3) 因?yàn)槔錈醿闪黧w被完全隔離,兩流體不會(huì)發(fā)生互相泄漏和互相摻混的情況,避免 了易燃易爆流體在換熱過(guò)程中可能發(fā)生的安全事故。
(4) 可以在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行管內(nèi)介質(zhì)的灌注和排氣工藝,在運(yùn)行過(guò)程中,產(chǎn)生的不凝結(jié)氣體 容易排掉,若發(fā)現(xiàn)熱管性能下降,可在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行維護(hù)。
(5) 可遠(yuǎn)距離傳輸熱量,蒸發(fā)器和冷凝器可以相距幾十米,仍能正常工作。
(6) 從一種熱流體獲得的熱量,可用來(lái)加熱兩種不同的冷流體,反之,從兩種熱流體 獲得的熱量,可用來(lái)加熱一種冷流體:
(7) 在同一個(gè)換熱器中,可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)順流和逆流。如圖3.9.1(b)所示。圖中,高 溫流體的入口管束與低溫流體的入口管束相連接,構(gòu)成冷熱流體的順流換熱,而其他仍可 保留逆流形式換熱。這種獨(dú)特的排列方式可以降低高溫流體入口管束的管內(nèi)蒸汽溫度, 使管內(nèi)介質(zhì)處于允許的溫度和壓力之下,也可以升高低溫流體人口管束的管內(nèi)溫度,以避 免溫度過(guò)低的不利影響。
此外,為了使分離式熱管換熱器能正常運(yùn)行,需要滿足并保證下列條件:
(1) 保證運(yùn)行壓差。熱管內(nèi)的介質(zhì)不是依靠外界動(dòng)力驅(qū)動(dòng),而是依靠?jī)?nèi)部介質(zhì)的液 位差驅(qū)動(dòng)。液位差是指冷凝器中的液位與蒸發(fā)器中的液位之差。為此,冷凝器應(yīng)位于蒸 發(fā)器之上,且保持一定的高度差,該高度差應(yīng)滿足式(3.9. 1)所示的技術(shù)要求。
(2) 保持管內(nèi)介質(zhì)處于一定的壓力范圍下。當(dāng)冷熱流體的流量或溫度偏離設(shè)計(jì)值, 或發(fā)生激烈波動(dòng)時(shí),管內(nèi)介質(zhì)的溫度和壓力會(huì)隨之發(fā)生激烈波動(dòng),從而影響設(shè)備的安全運(yùn) 行。為此,需要設(shè)置自動(dòng)監(jiān)測(cè)、報(bào)警、控制系統(tǒng)和旁通管道系統(tǒng)。
(3) 需要防止管內(nèi)不凝氣體的產(chǎn)生和積聚。當(dāng)設(shè)備因故停機(jī)時(shí),管內(nèi)會(huì)處于真空狀 態(tài),空氣會(huì)自動(dòng)漏入,在開(kāi)機(jī)運(yùn)行時(shí),須自動(dòng)排氣并補(bǔ)充介質(zhì)。
(4) 在余熱回收的應(yīng)用中,一般以水作為管內(nèi)的工作介質(zhì),為了防止空氣的滲漏,應(yīng) 保證管內(nèi)一直在正壓狀態(tài)下運(yùn)行。

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