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重力式熱管換熱器串聯組件實驗研究


編輯:2021-06-10 14:08:04

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在低溫煙氣余熱回收系統中,低溫酸露點腐蝕是一件非常令人棘手的問題。目前解決低溫酸露點腐蝕的方法主要有兩種,一是換熱器表面涂防腐涂料,二是換熱器選用不銹鋼等抗腐材料。對于采用表面涂料的方法,缺點是換熱熱阻增加,其體積增大。而且換熱器運行時間后,煙氣中的粉塵會把防腐涂料磨薄磨掉,從而引起換熱器局部暴露。局部腐蝕后,整臺換熱器也就不能正常運行了。對于選用不銹鋼等抗腐材料,其缺點不僅是造價高,而且由于低溫的存在,換熱器表面凝結的酸液會吸附大量的煙塵,從而引起換熱器表面積灰加速加重,導致換熱能力下降,換熱器不能正常運行。由酸液引起的積灰,通常是很難的。

綜上所述,低溫煙氣酸露點引發的問題,就是在低溫下凝結的酸液導致換熱器損壞或能力下降,致使換熱器工作不正常。因此,解決低溫煙氣酸露點問題,本質就是解決煙氣的低溫問題。本文正是立足于這個著眼點,結合熱管的優越特性,提出串聯熱管組件的設想,并通過實驗證實此設想是行之有效的。

2 組件結構及原理

串行熱管連接組件結構可以看出,串聯熱管組件是把若干根單個重力式熱管的兩端并聯起來,因此,各熱管之間是連通的,其內部工質可以相互交換。也就是說,與單根熱管相比,組件單根熱管截面流量一般不為零。在煙氣入口側(前部熱管),由于煙氣溫度較高,管內蒸發段能夠產生較多的蒸汽。這些蒸汽一部分在冷凝段凝結返回到蒸發段,其余的蒸汽則通過頂部連接管流向蒸汽產量較小但冷凝能力較大的后部熱管,在后部熱管的冷凝段凝結后通過底部連接管返回至前部熱管。因此,與單個熱管相比,組件前后熱管內部工質的強烈交換,使得前部熱管工質溫度降低,但后部熱管工質溫度卻提高了。而且由于組件熱管間的工質強烈交換,整個組件內的工質溫度也幾乎相等。

另外,根據熱管熱阻的特點可知,熱管壁溫與工質溫度較為接近,因此整個熱管組件的壁溫也就幾乎相等了。同樣,與單個熱管相比,前部熱管壁溫雖然降低了,但后部熱管壁溫卻得到提高。通常換熱器尾部壁溫較低,容易腐蝕。但本組件尾部壁溫較高,就能夠阻止煙氣中酸液的形成,從而保護了換熱器不被腐蝕。


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綜上所述,低溫煙氣酸露點引發的問題,就是在低溫下凝結的酸液導致換熱器損壞或能力下降,致使換熱器工作不正常。因此,解決低溫煙氣酸露點問題,本質就是解決煙氣的低溫問題。本文正是立足于這個著眼點,結合熱管的優越特性,提出串聯熱管組件的設想,并通過實驗證實此設想是行之有效的。

2 組件結構及原理

串行熱管連接組件結構可以看出,串聯熱管組件是把若干根單個重力式熱管的兩端并聯起來,因此,各熱管之間是連通的,其內部工質可以相互交換。也就是說,與單根熱管相比,組件單根熱管截面流量一般不為零。在煙氣入口側(前部熱管),由于煙氣溫度較高,管內蒸發段能夠產生較多的蒸汽。這些蒸汽一部分在冷凝段凝結返回到蒸發段,其余的蒸汽則通過頂部連接管流向蒸汽產量較小但冷凝能力較大的后部熱管,在后部熱管的冷凝段凝結后通過底部連接管返回至前部熱管。因此,與單個熱管相比,組件前后熱管內部工質的強烈交換,使得前部熱管工質溫度降低,但后部熱管工質溫度卻提高了。而且由于組件熱管間的工質強烈交換,整個組件內的工質溫度也幾乎相等。

另外,根據熱管熱阻的特點可知,熱管壁溫與工質溫度較為接近,因此整個熱管組件的壁溫也就幾乎相等了。同樣,與單個熱管相比,前部熱管壁溫雖然降低了,但后部熱管壁溫卻得到提高。通常換熱器尾部壁溫較低,容易腐蝕。但本組件尾部壁溫較高,就能夠阻止煙氣中酸液的形成,從而保護了換熱器不被腐蝕。


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