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铜管和不锈钢管换热效果对比分析

不锈钢换热管与铜管得性能比较
1、不锈钢换热管具有以下优点:ﻫ⌝换热管采用0、5-0、8mm得薄壁管材,提高了整体换热性能,在相同得换热面积下,总体得传热系数比铜管提高
2、121-8、408%。

⌝由于材质采用SUS304优质不锈合金钢,使其具有较高得硬度,管子得钢度也明显提高,因此,具有很强得抗冲击性能及抗振性能。

ﻫ⌝由于管子内壁光滑,使得其边界层流底层厚度减薄,既强化换热,又提高了抗结垢性能。

⌝为了消除焊接应力,在保护气体中以1050℃高温进行热处理。

⌝钢管均采用压差进行泄漏检查,气压试验至10MPa,5分钟无压降。

ﻫ2、详细能比较:ﻫ一、导热
由于铜管得导热系数为100W/m℃,不锈钢管得导热系数为13W/m℃,这当然要影响总体传热系数。

但就是,不锈钢管得壁厚可以减薄以0、5~0、8mm,而铜管因强度及冲蚀磨损等原因,其壁厚不能低于1、2mm。

根据公式:Rc= (1)ﻫ其中:Rc——导热热阻,m2k/w。

ﻫλ——导热系数,W/(m、k)。

δ——管壁厚度,m
管材一定,λ不变时,根据公式(1),δ越小,Rc越小,传热系数越大。

这就可以缩小不锈钢管与铜管总体传热系数得差距。

由于铜管内外壁比不锈钢更粗糙,容易结垢,增加了铜管得热阻,这又使铜管与不锈钢管总体传热系数得差距缩小。

ﻫ二、对流放热ﻫ使用不锈钢管或使用铜管,管内流速都就是紊流。

影响对流放热得最大因素就是层流底层得厚度,因为层流底层中得传热就是导热,而水得导热系数很低。

在流动状态相同得情况下,层流底层得厚度取决于管内壁得粗糙度。

铜管内表面有氧化物,其粗糙度比不锈钢管大得多,铜管得层流底层得厚度比不锈钢管得层流底层厚度更大。

这就使不锈钢管得对流放热系数比铜管得对流放热系数大。

ﻫRw= (2)
其中:Rw——对流放热热阻,m2k/w。

ﻫαw——对流放热系数,w/m2、k。

ﻫ根据公式(2)αw越大,Rw越小。

ﻫ三、凝结放热系数ﻫ凝结放热系数有膜状凝结与珠状凝结两种,珠状凝结放热系数比膜状凝结放热系数大得多。

但不锈钢管外壁与铜管外壁哪种管材得珠状凝结更多尚不清楚,但可以说两种管材外壁大部份就是膜状凝结。

膜状凝结得放热系数大小与膜得薄厚关系很大,因为在膜得内部就是导热,水膜得导热系数数特别低而膜得厚度又取决于管外壁得粗糙度。

铜管外壁因氧化层得关系,比不锈钢管粗糙得多。

因此,不锈钢管外壁得凝结放热系数比铜管外壁得凝结放热系数大。

ﻫRm= (3)
其中:Rm——管外壁得凝结放热热阻,m2k/w。

αm——管外壁得凝结放热系数,w/m2、k。

ﻫ根据公式(3),αm越大、Rm越小。

四、总体传热系数ﻫK=(4)ﻫ其中:R——总热阻,m2k/w。

ﻫK——总体传热系数,w/m2、k。

由(4)可知:对流热阻、导热阻与凝结放热热阻都减小,则总热阻减小:总热阻减小,总体传热系数增大。

在壁厚相同得情况下,不锈钢管得总体传热系数比铜管低6%。

由于使用比铜管薄得不锈钢管,不锈钢管得总体传热系数与凝结放热系数都比铜管大,使不锈钢管得总体传热系数得到提高。

换热性能对照表
长远得经济性
随着运行时间得增长,铜管氧化层将越来越厚,传热效果会越来越差。

而不锈钢基本不会氧化,或氧化速度很慢。

因此,不锈钢管得换热器与铜管得换热器如果同时投运,运行时间越长,不锈钢管得换热器得经济性将会比铜管得换热器越来越更好。

同时,铜管对冷却水中得杂物得吸附能力比不锈钢管更强得多,大大降低了设备得经济性。

安全性能比较ﻫ不锈钢管与铜管得工程特性
从上表可以瞧出:不锈钢管得屈服强度与抗拉强度都比铜管高,不锈钢管得使用寿命必然要比铜管长,热胀系数比铜管低,与管板更接近,因此,不易因热胀冷缩面损伤了管子或影响胀口。

ﻫ不锈钢管与铜管得抗腐蚀性能
注:表中得数值2-6表示抗腐蚀能力由小到大
由上表可知:不锈钢管与铜管相比具有得优点:抗冲蚀性能好,能抗蒸汽带水滴在高速中
得冲击腐蚀;抗氨腐蚀性能好:耐水侧冲击腐蚀,实现无铜离子系统,且PH值可提高,以减少腐蚀产生率,可提高冷却水流速,达2、3m/s,最高可达3、5m/s,这样既可提高总体传热系数,又可减少管内杂质得沉积。

效益评估ﻫ不锈钢管得热传导系数比铜管低,但通过减小壁厚使它们得热传导系数得差值缩小,由于不锈钢管内壁比铜管更光滑,对流换热系数比铜管高,不锈钢管外壁比铜管光滑,凝结放热系数比铜管高,根据多台机组得测试与计算,壁厚为0、7mm得不锈钢管比壁厚
为1mm得铜管得总体传热系数高2、124%左右;随着运行时间得增长,不锈钢管得总体传热系数下降很缓慢,而铜管得总体传热系数下降速度比不锈钢管大得多。

同时,不锈钢管比铜管更耐腐蚀,抗振性与耐磨性能好,使用寿命就是铜管得三倍。

从长远考虑,使用不锈钢

管整体上提高机组得经济性显而易见,同时也提高了机组得安全性。

ﻫ。

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