熱管換熱器的核心元件是熱管,它獨特的傳熱特性引起了人們的極大興趣。但在工業應用中仍然存在一些問題, 極大地限制了熱管技術的使用和發展。因此, 有必要對這些問題進行研究探索, 以找到合理的解決辦法。
一、熱管的相容性問題及對策
管殼材料與工質的化學相容性問題,如鋼—水熱管中存在著化學反應和電化學反應, 這是一種不可避免的金屬腐蝕過程, 只能抑制或延緩而不可能消除, 目前采取的主要對策如下。
。保间摴懿牡母邷卣羝砻驸g化。采用該辦法的目的是使管壁凈化且生成致密的蘭色Fe3O4 鈍化層, 這是一種穩定性極好的保護膜。具體做法是將凈化后的碳鋼管加熱至 500~600后, 沖以水蒸氣使表面鈍化, 此時碳鋼管內表面會生成致密而均勻的Fe3O4氧化層。
2. 碳鋼管材的化學液鈍化。該方法采用氧化性化學試劑使管壁生成Fe3O4 鈍化層。目前鈍化液配方主要采用重鉻酸鉀。具體做法是將酸洗凈化后的碳鋼管放入鈍化槽內, 在一定溫度下浸泡一定的時間, 讓管壁內生成一層致密的 Fe3O4氧化膜。
3. 工質內添加緩蝕劑。在工質中添加緩蝕劑是為了使管壁表面產生更為均勻與致密的Fe3O4 鈍化層。緩蝕劑一般與化學鈍化聯合使用, 緩蝕劑可以對破壞的局部鈍化膜起到修補的作用。緩蝕劑品種很多, 一般采用陽極型緩蝕劑, 其管壁緩蝕效果較好,具體做法是在工質內添加 1%~3%的重鉻酸鉀。
4. 排放法和滲透法。排放法是在熱管冷凝端部裝上排氣閥,必要時打開閥將積累的氫氣排放出去; 滲透法則是在熱管冷凝端部裝上鈀管, 讓所產生的氫氣隨時滲透出去。
5. 氧化除氫法。根據化學理論,標準電極電位為正值元素的氧化物都可被氫還原出來。常見的銅、鎳、鋅、鈷等元素的氧化物都能與氫進行氧化還原反應, 只是反應的溫度和速度不同。20 世紀90 年代初氧化除氫技術就開始了推廣應用,反應溫度一般在 150以上, 工業應用受到一定限制。
在常溫下就可快速進行除氫反應。這一技術的推廣應用, 將極大提高熱管的使用壽命。由于化學鈍化膜不穩定,排放法和滲透法不易操作, 高溫蒸汽鈍化所需場地、設備投資較大, 因此, 較好的熱管延壽方法應為化學鈍化、緩蝕劑及氧化除氫技術的配合使用。
熱管的積灰問題及對策
在熱管余熱回收設備中,熱管積灰是普遍存在的問題, 積灰增加了受熱面熱阻, 降低設備的傳熱能力。積灰減少流體的通道面積, 增加流動阻力,降低換熱表面溫度, 造成低溫露點腐蝕很多。余熱回收設備由于積灰嚴重不能正常運行,甚至被迫停用。因此對積灰問題應給予高度重視。防止和減少積灰的對策如下。
1. 根據流體含塵的狀況,合理選擇熱管及其傳熱元件的結構形式, 主要是合理選擇熱管外翅片結構。氣相換熱的熱管換熱器,管外均采用加肋強化傳熱, 翅片形式多選用穿片或螺旋型纏繞片, 這些翅片的結構緊湊, 肋化比高, 效果明顯, 缺點是極易積灰結垢。對于高粉塵流體即使翅片間距取到12~20mm,在某些情況下也會出現嚴重積灰, 因此對于高含塵流體目前趨向于選擇以下兩種結構:
(1) 軸對稱單列縱向直肋翅片;
(2) 釘頭管。釘頭管作為換熱設備的傳熱元件一般多用于黏結性積灰部位, 如用于以高含硫油為燃料的常減壓加熱爐, 使用多年一直無積灰堵塞現象。
換熱設備內流體的速度是一個重要的設計參數,它影響換熱設備的傳熱、流動阻力、磨損及自清灰能力等。目前熱管換熱設備的設計多采用等質量流速法, 這種方法的不足就是隨著設備內溫度的下降, 出口處的密度、動力黏度、導熱系數有明顯變化,從而引起出口處流體的速度大幅下降。其結果是換熱系數和自清灰能力下降, 造成換熱設備積灰。
解決該問題可采用變截面設計法,以等體積流速法代替等質量流速法。如要維持體積流速不變,只有改變換熱面積來抵消密度的變化, 隨著煙氣溫度的降低, 將換熱設備的流通面積減小, 以保證進出口具有相同的自清灰能力。
2. 改變換熱設備內流體的流速,以減少或清除積灰。
3. 采用化學清灰劑清灰。
4. 吹掃和用機械方法清除管束表面積灰。
換熱器在石油、化工、動力、食品等工業生產中占有非常重要的地位,應用范圍也很廣泛。為了延長設備的使用壽命就要定期對其進行保養維護,下面給您介紹一下換熱器的保養方式。
1、清理過濾網上的灰塵。清洗過濾網時,要先切斷電源,然后打開進風柵;取出過濾網之后用水或吸塵器清洗過濾網,水溫要小于40度,用熱濕布或中性洗滌劑清洗,然后用干布擦拭,不要用其他化學洗滌劑清洗過濾網。
2、清洗排水部分的污垢和積聚物。為了保證排水通暢、防止細菌繁殖,也為了防止換熱器排水部分產生較多污垢,需要定期對其進行消毒。
3、清除通風口的雜物,保證能夠正常通風。觀察室外機架有無出現松動問題現象,清潔室外通風網罩內有無異物,如果有異物需要及時清除,保證正常的通風。
4、室內、外換熱器進行表面清洗,提高換熱器的效率。清理室內換熱器時,要先小心拿下面板,然后用柔軟的抹布擦洗,使用小毛刷輕輕刷洗完內機的換熱器,這樣不但可以清除灰塵還能夠清除有害物質積聚。但是我們需要注意由于散熱片是很薄的鋁質材料,受力后容易產生變形,因此需要小心刷洗。
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