熱管熱交換器是由一根根獨立的靠工質流體在一端沸騰、另一端冷凝來傳遞熱量的封閉管子組成的熱交換器。
基本介紹
概述,熱管原理,特點,工業用途,化學工業,電力工業,石油化工,建材建築,
概述
科技名詞定義中文名稱：熱管熱交換器 英文名稱：heat pipe exchanger
套用學科：船舶工程（一級學科）；船舶機械（二級學科）
熱管及由其而構成的熱管熱交換器作為一種新型的高效熱交換器，其套用已從20世紀60年代末用於宇航的熱控制，擴展到近期的電子工業（如計算機CPU的散熱）、餘熱回收（如熱管餘熱鍋爐）、新能源（如熱管式太陽能集熱器）、化學工程（如合成氨中回收餘熱、控制固定床催化反應器的化學反應溫度，以提高合成氨的效率等）、石油化工（如熱管熱解爐）及核電工程（如事故情況下的安全殼體保護）等方面，且收到了顯著的效果。熱管不僅可用於散熱，還可以用於熱開關、熱控制等，以下是三個套用事例：
1，電晶體散熱
2，熱管空氣預熱器
3，超音速熱管機械
熱管是一種具有高導熱性能的傳熱組件，它通過在全封閉真空管殼內工質的蒸發與凝結來傳遞熱量，具有極高的導熱性、良好的等溫性、冷熱兩側的傳熱面積可任意改變、可遠距離傳熱、可控制溫度等一系列優點。缺點是抗氧化、耐高溫性能較差。此缺點可以通過在前部安裝一套陶瓷換熱器來予以解決，陶瓷換熱器較好地解決了耐高溫、耐腐蝕的難題。
由熱管組成的熱管熱交換器具有傳熱效率高、結構緊湊、流體阻損小、有利於控制露點腐蝕等優點。目前已廣泛套用於冶金、化工、煉油、鍋爐、陶瓷、交通、輕紡、機械等行業中，作為廢熱回收和工藝過程中熱能利用的節能設備，取得了顯著的經濟效益。
按照熱流體和冷流體的狀態，熱管熱交換器可分為：氣—氣式、氣-汽式、氣—液式、液—液式、液—氣式。按照熱管熱交換器的結構形式可分為：整體式、分離式和組合式。
熱管通過在全封閉真空管殼內工質的蒸發與凝結來傳遞熱量，具有極高的導熱性、良好的等溫性、冷熱兩側的傳熱面積可任意改變、可遠距離傳熱、可控制溫度等一系列優點。缺點是抗氧化、耐高溫性能較差。此缺點可以通過在前部安裝一套陶瓷換熱器來予以解決，陶瓷換熱器較好地解決了耐高溫、耐腐蝕的難題。
以熱管為傳熱元件的換熱器具有傳熱效率高、結構緊湊、流體阻損小、有利於控制露點腐蝕等優點。目前已廣泛套用於冶金、化工、煉油、鍋爐、陶瓷、交通、輕紡、機械等行業中，作為廢熱回收和工藝過程中熱能利用的節能設備，取得了顯著的經濟效益。
熱管原理
熱管內蒸發段工質受熱後將沸騰或蒸發，吸收外部熱源熱量，產生汽化潛熱，由液體變為蒸汽，產生的蒸汽在管內一定壓差的作用下，流到冷凝段，蒸汽遇冷壁面及外部冷源，凝結成液體，同時放出汽化潛熱，並通過管壁傳給外部冷源，冷凝液靠重力(或吸液芯)作用下回流到蒸發段再次蒸發。如此往復，實現對外部冷熱兩種介質的熱量傳遞與交換。
特點
1、熱管熱交換器可以通過換熱器的中隔板使冷熱流體完全分開，在運行過程中單根熱管因為磨損、腐蝕、超溫等原因發生破壞時基本不影響換熱器運行。熱管熱交換器用於易然、易爆、腐蝕性強的流體換熱場合具有很高的可靠性。
2、熱管熱交換器的冷、熱流體完全分開流動，可以比較容易的實現冷、熱流體的逆流換熱。冷熱流體均在管外流動，由於管外流動的換熱係數遠高於管內流動的換熱係數，用於品位較低的熱能回收場合非常經濟。
3、對於含塵量較高的流體，熱管熱交換器可以通過結構的變化、擴展受熱面等形式解決換熱器的磨損和堵灰問題。
4、熱管熱交換器用於帶有腐蝕性的煙氣餘熱回收時，可以通過調整蒸發段、冷凝段的傳熱面積來調整熱管管壁溫度，使熱管儘可能避開最大的腐蝕區域。
工業用途
化學工業
1、硫酸系統熱管熱交換器回收焚燒爐出口高溫SOx氣體的餘熱、在轉化工段回收高溫氣體的餘熱，產生熱水或蒸汽供系統使用。
2、 醫藥、日化工業熱管熱交換器可用於回收藥氣或廢氣的餘熱，生產清潔熱風，乾燥物料。
3、 利用可變熱導熱管可對反應床層進行恆溫控制的同時，取出或輸入反應熱。
4、 大型化肥廠合成對流段盤管；中、小型氮肥廠造氣工程、變換工段，利用熱管式蒸發器回收工藝氣餘熱產生蒸汽供合成氨系統使用，變換工段一、二水加熱器。
5、 甲醇轉化爐對流段盤管。
6、 苯酐裝置熱容器。
電力工業
利用熱管熱交換器可作為各種鍋爐的尾部受熱面。如熱管式空氣預熱器可替代傳統的迴轉式空氣預熱器和列管式空氣預熱器，提高受熱面壁溫，避免露點腐蝕，提高爐膛進風溫度和爐膛含氧量，減少漏風，延長鍋爐運行周期。
1、工業鍋爐尾部的熱管空氣預熱器．熱管式省煤器或翅片管省煤器。
2、電站鍋爐尾部的熱管空氣預熱器可分下列幾種用途：
（1）在原低溫段空氣預熱器的空氣入口前設定一熱管式空氣預熱器，進一步降低鍋爐排煙溫度，減少排煙熱損，提高鍋爐效率；
（2）整個低溫段空氣預熱器均為熱管式結構；
（3）用鍋爐排放的熱煙氣加熱脫硫後的冷煙氣，即電站脫硫的GGH。
3、燃氣鍋爐對流段後部。
石油化工
1、 煉油廠的常壓爐、減壓爐、常減壓二合一爐、加氫爐．減粘爐、重整爐等，利用熱管式空氣預熱器回收出爐煙氣的餘熱加熱空氣，以提高加熱爐的送風溫度。
2 煉油廠催化裝置再生煙氣和各種內、外取熱器的餘熱回收，可產生中壓蒸汽並用於動力系統。
電爐高溫煙氣餘熱回收
電爐高溫煙氣餘熱回收3、乙烯裂解爐對流段盤管、煉油廠加熱爐對流段盤管。
冶金工業
1、煉鐵廠用高爐煙氣來預熱空氣、煤氣的單預熱或雙預熱整體式或分離式熱管熱交換器，回收熱風爐煙氣餘熱，節約煤氣，提高熱風爐的升溫速度、爐頂溫度和送風溫度 降低煉鐵焦比，節約焦炭。
2、利用熱管式蒸汽發生器或翅片管式蒸汽發生器回收電爐、轉爐高溫煙氣及各種帶冷機和環冷機所輸送的燒結礦的顯熱，產生蒸汽。
建材建築
對於水泥、陶瓷等建材行業，利用換熱器回收窯爐煙氣的餘熱，產生熱風或熱水。如熱管式熱風爐或熱管．列管組合式熱風爐，可產生500℃以下的熱風，乾燥清潔物料。建築業熱管式空氣預熱器可用於室外的新鮮空氣和室內的渾濁空氣之間的熱交換；在集中空調製冷機組中，利用熱管熱交換器口收廢氣餘熱產生低壓蒸汽供空調製冷機組使用。
