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熱管應(yīng)用領(lǐng)域及結(jié)構(gòu)特點 |
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近幾年來,隨著高溫?zé)峁芗夹g(shù)研究的不斷成熟和深入,高溫?zé)峁軗Q熱器的應(yīng)用領(lǐng)域逐漸擴大,目前已廣泛應(yīng)用于工業(yè)、民用和國防等各個領(lǐng)域。在冶金、化學(xué)、陶瓷、建材及輕工等工業(yè)生產(chǎn)中,常需要500℃以上的清潔空氣以滿足助燃、干燥和供氧等需要,采用高溫?zé)峁芸諝饧訜崞骺梢暂p易地達(dá)到這一要求,并且從根本上解決常規(guī)空氣加熱器所無法解決的傳熱難題。本文通過高溫?zé)峁軗Q熱器成功應(yīng)用實例,闡述了高溫?zé)峁軗Q熱器廣闊的應(yīng)用前景以及對工業(yè)生產(chǎn)和節(jié)能技術(shù)的發(fā)展所產(chǎn)生重大的影響,同時簡要分析了高溫?zé)峁軗Q熱器目前存在的問題,提出幾點建議供設(shè)計者參考。
1 結(jié)構(gòu)特點
高溫?zé)峁軗Q熱器是由管內(nèi)充有不同工質(zhì)的熱管組成的組合式熱管換熱器,主要由熱管、隔板和殼體3部分組成。冷、熱流體通道之間用隔板絕對隔開,熱管作為傳熱元件實現(xiàn)冷、熱流體間的熱量傳遞。
整個換熱器又分為高溫?zé)峁軈^(qū)和中溫?zé)峁軈^(qū)和低溫?zé)峁軈^(qū)。在低溫區(qū),工作溫度限制在250℃以下,采用水(經(jīng)化學(xué)處理后的)作為熱管工質(zhì)較理想;在中溫區(qū),工作溫度限制在250～400℃范圍內(nèi),采用萘作為熱管工質(zhì),萘熱管在400℃左右具有可靠的熱穩(wěn)定性和良好的傳熱性,且與碳鋼有良好的相容性和安全性,預(yù)計有很長的使用壽命[3～5];在高溫區(qū),工作溫度在600℃以上常采用液態(tài)金屬熱管,液態(tài)金屬有良好的熱穩(wěn)定性和較低的飽和蒸氣壓,如鈉在800℃時飽和蒸氣壓僅為0.047ＭＰａ,因此在高溫條件下液態(tài)金屬熱管的殼體幾乎不承受內(nèi)壓,而且常用的幾種液態(tài)金屬在高溫下均具有較高的汽化潛熱,如800℃時鈉的汽化潛熱為3977ｋＪ/ｋｇ,因而高溫?zé)峁苣軌騻鬟f很高的熱量。
2 應(yīng)用實例
2.1 噴霧干燥中的應(yīng)用
2.1.1 十二醇硫酸鈉噴霧干燥
十二醇硫酸鈉是優(yōu)良的陰離子表面活性劑,它是一種熱敏感性多泡性物質(zhì),其干燥所需的高溫?zé)嵩?450～500℃)一般采用煤氣直接燃燒產(chǎn)生的煙氣。對于沒有煤氣或煤氣價高的地方,熱源成為一大難題,若使用液化氣、輕柴油等其他熱源,均會對十二醇硫酸鈉產(chǎn)生污染而影響色澤。一般的板式、列管式和板翅式換熱器所能提供的熱源溫度在400℃以下,且熱效率低,而熱管的各種特性適于解決這一難題。如圖2所示,由煤燃燒爐產(chǎn)生的高溫?zé)煔?950～850℃)直接進入高溫?zé)峁軗Q熱器的吸熱段(熱管的蒸發(fā)段)逐步經(jīng)過高溫?zé)峁軈^(qū)、中溫?zé)峁軈^(qū)和低溫?zé)峁軈^(qū)降至200℃以下排入煙囪。空氣由常溫20℃進入熱管換熱器的放熱段,通過熱管與煙氣的逆流換熱被加熱至470～500℃去噴霧塔,干燥十二醇硫酸鈉。
2.1.2 高嶺土噴霧
干燥高嶺土是化工、造紙和建材中一種重要的添加劑,其濃度高達(dá)63%～66%,料漿粘度為500～1200ｍＰａ?ｓ。如此高濃度和粘度的料漿,噴霧干燥具有一定難度,其關(guān)鍵是要有溫度達(dá)到500℃的熱風(fēng),由于對高嶺土的白度有較高的要求,因而在干燥過程中應(yīng)該力求避免污染物混入料粉中。以燃燒煙道氣為熱源的高溫?zé)峁苁娇諝饧訜崞骺蓾M足這種要求。如圖3所示,常溫空氣由鼓風(fēng)機自熱管換熱器的底部進入熱管換熱器低溫段,經(jīng)中溫段及高溫段加熱達(dá)500℃后排出,進入噴霧塔作為干燥熱風(fēng)。自煤燃燒爐出口的煙氣溫度達(dá)900～1100℃,由換熱器頂部向下流動與冷側(cè)空氣形成逆流換熱,溫度降到200℃以下由引風(fēng)機排入煙囪。
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