于海龍

【摘 要】熱管科技在多種熱能源領(lǐng)域都有運(yùn)用，熱管一般作用是節(jié)約熱能主要針對(duì)于熱損失，熱管作用于熱能設(shè)備時(shí)回收廢熱減少熱損耗，降低熱能原材料使用數(shù)量，節(jié)約了供熱原材料的使用，實(shí)現(xiàn)在社會(huì)上比較主流的節(jié)能科技產(chǎn)品，本文主要針對(duì)鍋爐內(nèi)熱管技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行淺析。

【關(guān)鍵詞】鍋爐；熱管；技術(shù)；應(yīng)用

熱管的工作原理是利用密封罐裝工業(yè)裝填吸收熱量液體，在裝置中保持密封的工業(yè)液體吸收熱量產(chǎn)生蒸汽，由于管內(nèi)密封因此工業(yè)蒸汽不泄露，從而保證此類熱量在短時(shí)間內(nèi)不向外流失，從而達(dá)到熱保持效用，熱管的工作原理其實(shí)就是利用工業(yè)液體蒸發(fā)產(chǎn)生熱轉(zhuǎn)移，在熱量過多時(shí)轉(zhuǎn)移部分能量，在熱量不足時(shí)釋放熱量，起到鹽城溫度保持的作用，從能量散發(fā)處著手保護(hù)能量不大量外流失。

1.熱管的熱量保持特點(diǎn)

熱管是專門將電能轉(zhuǎn)化為熱能的電器元件，由于其價(jià)格便宜，使用方便，無污染，被廣泛使用在各種加熱場合。那么電能加熱設(shè)備與其他能源加熱相比，其具有的獨(dú)特特點(diǎn)是什么？接下來分析電熱管電能加熱設(shè)備獨(dú)特的特點(diǎn)。熱管加熱設(shè)備與其他形式能源的加熱比較中，具有如下優(yōu)點(diǎn)。

（1）加熱清潔衛(wèi)生，無煙灰、油污和環(huán)境污染。

（2）熱效率高。與其他能源相比，煤的熱效率約為12%～20%，液體燃料的熱效率約 為20%～40%，氣體燃料的熱效率約為50%～60“，蒸汽熱效率約為45%～60%，而電能熱效率約為50%～95%。

（3）電熱方法有可能在極小的范圍內(nèi)集中產(chǎn)生大量熱能，因而可以高速加熱并達(dá)到預(yù)定的溫度。

（4）電熱功率可以方便地調(diào)節(jié)，因而易于調(diào)節(jié)溫度，容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制。

（5）熱慣性小，溫度控制精度高，加熱效果好。

（6）不需要環(huán)境氣氛條件，不像燃料燃燒時(shí)需要借助于氧氣，因此被加熱物不易氧化。

（7）電熱產(chǎn)品、電熱設(shè)備容易做得結(jié)構(gòu)緊湊，便于維修，可大大改善操作者的勞動(dòng)條件。

（8）一次性投資較大，維修費(fèi)用少。

（9）被加熱物品在加熱區(qū)可方便地實(shí)現(xiàn)移動(dòng)機(jī)械化和自動(dòng)化，為電熱用于流水線、自動(dòng)線中創(chuàng)造了極為有利的條件。

構(gòu)成熱管的管殼、管芯的材質(zhì)的選擇，與熱管的工作溫度范圍、管內(nèi)工質(zhì)的工作壓力以及管殼與工作液體的相容性有關(guān)。熱管的工作壓力為工質(zhì)溫度對(duì)應(yīng)的飽和壓力，因此管殼要承受一定的壓力。此外， 還要求管殼的熱阻小，價(jià)格便宜。

管芯材料的選擇要求與工質(zhì)相容，熱阻小，液體滲透性好，一般與管殼采用相同材質(zhì)。

熱管工質(zhì)是輸送熱量的媒介，因此對(duì)熱管工作液體的要求是：熱輸送能力要大（汽化熱大、熱導(dǎo)率高、粘性小、表面張力大等），熱穩(wěn)定性要好，與吸液芯和管殼的相容性要好，工作溫度下的蒸汽壓力不宜過高。此外，對(duì)有機(jī)工質(zhì)還應(yīng)考慮是否有毒，是否易爆等。通過合理選擇熱管的管材、工作液體、吸液芯結(jié)構(gòu)等可使熱管長期有效地服役于其工作溫度范圍。

2.熱管技術(shù)的特點(diǎn)

與常規(guī)換熱技術(shù)相比，熱管技術(shù)之所以能不斷受到工程界歡迎，是因其具有如下特點(diǎn)：

（1）熱管換熱設(shè)備較常規(guī)設(shè)備更安全、可靠，可長期連續(xù)運(yùn)行這一特點(diǎn)對(duì)連續(xù)性生產(chǎn)的工程，如化工、冶金、動(dòng)力等部門只有特別重要的意義。常規(guī)換熱設(shè)備一般都是間壁換熱，冷熱流體分別在器壁的兩側(cè)流過，如管壁或器壁有泄漏，則將造成停產(chǎn)損失。由熱管組成的換熱設(shè)備，則是二次間壁換熱，即熱流要通過熱管的蒸發(fā)段管壁和冷凝段管壁才能傳到冷流體，而熱管一般不可能在蒸發(fā)段和冷凝段同時(shí)破壞，所以大大增強(qiáng)了設(shè)備運(yùn)行的可靠性。

（2）熱管本身體積非常小且內(nèi)部結(jié)構(gòu)變化靈活方便適用于一些比較精密的熱能裝置內(nèi)部，其結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定很少出現(xiàn)問題因此在維修方面也比較容易，更換成本也比較低。

（3）熱管工作中熱損耗低能節(jié)省熱能提高效率。

3.熱管換熱器

熱管是由管殼、外部擴(kuò)展受熱面、端蓋組成，將管內(nèi)抽成1.3×（10-1～10-4）Pa 的負(fù)壓后充入適量的工作液體，然后加以密封， 利用真空條件下工質(zhì)相變的原理進(jìn)行傳熱。當(dāng)熱管的蒸發(fā)段受熱時(shí)熱管內(nèi)的工質(zhì)蒸發(fā)汽化。蒸氣在微小壓差下流向冷凝段放出熱量凝結(jié)成液體，在重力的作用下流回蒸發(fā)段。如此循環(huán)不已，熱量就由一端傳到了另一端，達(dá)到換熱的目的。

（1）熱管內(nèi)部熱阻很小，具有很高的導(dǎo)熱能力。

（2）熱管內(nèi)腔的壓力差很小，具有優(yōu)良的等溫性。

（3）熱管換熱器用于易然、易爆、腐蝕等流體的換熱場合安全性能好。

（4）換熱器結(jié)構(gòu)緊湊，用于品位較低的熱能回收經(jīng)濟(jì)實(shí)用。

（5）對(duì)于含塵量較高的流體，熱管換熱器抗磨損性能好。

（6）管熱面管壁的最低溫度比管式空氣預(yù)熱器高20℃～30℃，可大大減輕腐蝕，具有優(yōu)異的防堵灰性能。

（7）可以徹底解決鍋爐漏風(fēng)問題，提高鍋爐的熱效率。

3.1整體式熱管換熱器

熱管平行交錯(cuò)排列在換熱器內(nèi)，中間用隔板將每根熱管分隔成兩部分，一部分與熱流體通、道相連，為熱管的蒸發(fā)段；另一部分與冷流體通道相連，為冷凝段。冷、熱流體均在熱管外部橫向流過，通過熱管軸向傳輸熱量，將熱從熱流體傳給冷流體。根據(jù)熱管換熱器的傳熱特點(diǎn)，它最適宜于氣-氣之間的換熱。因?yàn)樗诶?、熱段均可加翅片來擴(kuò)展傳熱面積，大大提高以管基為基準(zhǔn)的傳熱系數(shù)。它也可作為氣-液換熱器，此時(shí)只需在煙氣側(cè)加翅片，以增強(qiáng)傳熱。

冷側(cè)一般均為汆壓的鍋筒。目前熱管余熱鍋爐產(chǎn)生的蒸汽壓力可達(dá)12mpa。進(jìn)入余熱鍋爐的煙氣溫度最高可達(dá)11℃。熱管余熱鍋爐的最大特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，安全可靠。與一般的煙管式余熱鍋爐相比，其質(zhì)量僅為煙管式余熱鍋爐的1/3-1/5，外形尺寸只為煙管式余熱鍋爐的1/2-1/3。煙氣通過余熱鍋爐的壓力損失一般為20～60Pa， 故引風(fēng)機(jī)的電耗也很小。熱管元件的破損，不影響蒸汽系統(tǒng)的循環(huán)，無需為此停機(jī)檢修。

3.2分離式熱管換熱器

其蒸發(fā)段和冷凝段相互分開，兩者之間通過蒸汽上升管和冷凝液下降管連接成一個(gè)循環(huán)回路。其循環(huán)動(dòng)力為下降管系統(tǒng)（包括冷凝段）與上升管系統(tǒng)〈包括蒸發(fā)段）中工作介質(zhì)的密度差，即不需要外加動(dòng)力。分離式熱管換熱器擁有一些常規(guī)換熱器不具備的特性：

①根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，可靈活地布置蒸發(fā)段和冷凝段。

②一種熱流體可同時(shí)加熱兩種不同的冷流體安全而又可靠。

③管排內(nèi)的蒸汽溫度可以調(diào)整。在分離式熱管換熱器中，改變蒸汽上升管和冷凝液下降管的連接次序，可以調(diào)整管排內(nèi)的蒸汽溫度，這樣可避免高溫側(cè)因管內(nèi)溫度高而造成的壓力過高的安全性問題和因低溫側(cè)溫度過低帶來的露點(diǎn)腐蝕問題。

3.3回轉(zhuǎn)式熱管換熱器

該類換熱器有兩個(gè)顯著優(yōu)點(diǎn)：一是借助轉(zhuǎn)動(dòng)的離心力來實(shí)現(xiàn)工作液體循環(huán)，同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)促使氣流的攪動(dòng)，增強(qiáng)傳熱，這對(duì)含塵較多的氣體更為有效。二是這類換熱器兼有送風(fēng)機(jī)的功能。但由于增添了轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)使結(jié)構(gòu)復(fù)雜化，另外還增加了動(dòng)力消耗?；剞D(zhuǎn)熱管換熱器可分為離心式、軸流式和渦流式。

3.4組合式熱管換熱器

整體式熱管換熱器均由同一類型的熱管所組成，而組合式熱管換熱器則是根據(jù)換熱器中所處的溫度段不同，而選擇充有不同工作液體的熱管。工作溫度由高到低，可以選用最適宜在該溫度區(qū)內(nèi)工作的熱管。

4.結(jié)語

熱管在我國熱能源生產(chǎn)和工作中的運(yùn)用技術(shù)已經(jīng)逐漸接近成熟了，但是在很多方面的應(yīng)用還存在著指向不明確，熱管型號(hào)亂用的現(xiàn)象，對(duì)于不同種類的熱能源工作我們要選擇不同型號(hào)的熱管進(jìn)行熱能源損失降低的工作，根據(jù)能源種類和能源強(qiáng)度對(duì)于不同種類的熱管進(jìn)行合理的運(yùn)用，才能使熱管的工作效率達(dá)到最大，也延長了熱管的使用壽命，節(jié)省了企業(yè)成本。