热管余热锅炉原创设计

一.热管定义及热管原理　　热管（heat pipe），按较***的定义，应称之谓“封闭两相传热系统”，即在一个封闭的体系内，依靠流体的相态变化（液相变为汽相或汽相变为液相）来传递热量的装置。众所周知，当某种介质由液相变为汽相（如水蒸发或沸腾）时，会吸收热量；而当介质由汽相变为液相（如蒸汽的凝结）时，会放出热量。将这两种过程巧妙地结合在一起，并置于封闭的容器内，就构成了一个***的传热元件---热管了。

　　图1 热管的典型结构和工作原理

　　热管的典型结构如图1所示。一个园筒状的容器，内部衬以多孔性的材料，将容器内部抽成某种程度的真空，然后注入一定量的液体（介质）并将容器密封起来。这样，一支热管就做成了。

　　如果将热管的一端加热，另一端冷却，中间用隔板或绝热材料将二者分开，这样，热管内部将开始两相传热过程。加热段的介质会沸腾或蒸发，吸收汽化潜热，由液体变为蒸汽。产生的蒸汽在管内一定压差的作用下，流动到冷却段，蒸汽遇到冷的壁面会凝结成液体，同时放出汽化潜热，通过管壁传给外面的冷源。冷凝下来的液体依靠管内壁的多孔材料所产生的毛细管力再回流到加热段，重新开始蒸发吸热过程。这样，通过管内介质的连续相变，完成了热量的连续转移。

　　当热管在地面上应用时，可以让重力来帮助凝液回流，这时，就不需要管内吸液芯了，只要将热管倾斜放置或垂直放置，让加热段在下方，冷却段在上方就可以了。这样的热管叫重力辅助热管或重力热管。下面讲述的热管换热器，绝大部分用的都是重力热管。

二.热管的优越性

　　传热性能优越。由于管内是***的相变传热，其相当导热系数是铜的几十倍，甚至几百倍，故有超导热体之称。如果将一支热管和一支同样尺寸的铜棒同时插入80—90度的热水中，在***初的时刻，如果您敢用手摸一下铜棒，您却不敢触摸烫手的热管，因为热管具有良好的等温性，热管上部的温度几乎与热水相同。

　　每支热管都是一个***的传热元件，可做成不同的形状和结构，适用于不同的应用场合。

　　热管的加热段和冷却段，都是管外换热，容易处理换热面的积灰和腐蚀。

　　通过改变介质和管材，可用于不同温度下的传热。

　　安装，拆卸，更换，维护方便。

三.热管的应用范围

　　1.宇航工程：电子舱的冷却散热，飞船表面的均温，生命保障系统的建立，等；

　　2.计算机产业，电子设备：CPU, 电子器件的散热和均温，等；

　　3.新能源的开发和利用：太阳能，地热，冻土工程，等；

　　4.余热的回收和利用：锅炉，工业炉的余热回收，各种场合烟气的余热回收；

　　5.其它需要散热或均温的场合.

四.热管余热锅炉

　　应用场合：应用热管作为传热元件，吸收较高温度的烟气余热用来产生蒸汽，所产生的蒸汽可以并倂入蒸汽管网（需达到管网压力），也可用于发电（汽量较大且热源稳定）或其他目的。对钢厂，石化厂及工业窑炉而言，这是一种***受欢迎的余热利用形式。

 
设备优点： * 每支热管都是一个***的传热单元，可根据不同的温度水平而设计；

　　            * 根据需要可选择易拆卸的热管结构，使检修和安装更方便；

　           　* 热管彻底隔离了热源和冷源，不会产生冷热流体的掺混；

　　         * 烟气侧为管外换热，除灰容易。

　　结构型式：有两种结构型式，见图5和图6。图5为汽包内直接沸腾式，即热管的冷却段直接伸入汽包内，使汽包内的水产生沸腾；图6为套管内沸腾式，即热管的冷却段被水套管包围，使套管内的水在流动状态下沸腾，所产生的蒸汽再汇入汽包。

　　应用实例：某炼钢厂烧结炉的余热锅炉

　　烟气进出口温度：300℃→200℃；烟气标准流量：70000NM3/h;

　　软水进口温度及蒸汽出口温度：140℃→164℃；

　　蒸汽压力：0.6MPa; 蒸汽产量：4300kg/h;

　　热管总根数：430支；热管基管直径：ψ38*3.5mm;

　　热管总长：5500mm,汽包内径：2400mm;

　　结构型式：汽包内直接沸腾式。

　　热管余热锅炉是一种气—水换热器，主要应用在回收烟气热量，副产低压饱和蒸汽。

　　设备结构：主要热管，汽包，烟箱三部分组成。

　　工作原理：热管从烟气中吸收热量，通过热管内的介质将热量传递到汽包中的水中，将水加热汽化的过程。