熱管餘熱回收器

熱管餘熱回收器即是利用熱管的高效傳熱特性及其環境適應性製造的換熱裝置，主要應用於工業節能領域，可廣泛回收存在於氣態、液態、固態介質中的廢棄熱源。按照熱流體和冷流體的狀態，熱管餘熱回收器可分為：氣—氣式、氣-汽式、氣—液式、液—液式、液—氣式。按照回收器的結構形式可分為：整體式、分離式和組合式。（如圖1）

熱管是熱管餘熱回收器的核心傳熱元件。

熱管技術首先於1944年由美國人高格勒（R·S·Gaugler）所發現，並以“熱傳遞裝置”（Heat Transter Device）為名取得專利，當時因未顯示出實用意義，而沒有受到應有的重視。直到六十年代初期，由於宇航事業的發展，要求為宇航飛行器提供高效傳熱組件，促使美國洛斯——阿拉莫斯科學實驗室的格羅弗（G·M·Grover）於1964年再次發現這種傳熱裝置的原理，並命名為熱管（Heat Pipe），首先成功地應用於宇航技術，之後引起了各國學者的極大興趣和重視。熱管技術於上世紀七八十年代進入中國。

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、良好的等温性、冷熱兩側的傳熱面積可任意改變、可遠距離傳熱、可控制温度等一系列優點。由熱管組成的熱管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。至2022年已廣泛應用於冶金、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。

至2022年節能（餘熱回收）領域的熱管換熱器，常用熱管多為重力熱管。重力熱管主要由管殼、端蓋、工質三部分組成。管的一端為蒸發段（加熱段），另一端為冷凝段（冷卻段），根據應用需要在兩段中間可佈置絕熱段。

熱管是依靠自身內部工作液體相變來實現傳熱的傳熱元件,具有超常的熱活性和熱敏感性，遇熱而吸，遇冷而放。

（1）超強的導熱性：導熱速度快、強度大、效率高，導熱速度可達到音速。

（2）良好的等温性：良好的等温性使熱管在很小的温差下，傳遞很大的熱通量，傳熱阻力小。

（3）熱流密度可變性：熱管可以獨立改變蒸發段或冷卻段的加熱面積，即以較小的加熱面積輸入熱量，而以較大的冷卻面積輸出熱量，或者熱管可以較大的傳熱面積輸入熱量，而以較小的冷卻面積輸出熱量。

（4）安全可靠性：不存在管內超壓，不怕乾燒。液體工質汽化後，熱管的內壓不隨温度的變化而變化。

（5）環境的適應性：不受環境的限制，熱管可根據環境的需要而單獨設計。

（6）應用領域廣。超導熱管形狀具有更大的靈活性，更廣泛的應用領域，能適應各種惡劣的工作環境。

熱管是餘熱回收裝置的主要熱傳導元件，與普通的熱交換器有着本質的不同。熱管餘熱回收裝置的換熱效率可達98%以上，這是普通熱交換器無法比擬的。

熱管餘熱回收裝置體積小，只是普通熱交換器的1/3。其工作原理如圖2所示：左邊為煙氣通道，右邊為清潔空氣（水或其它介質）通道，中間有隔板分開互不干擾。高温煙氣由左邊通道排放，排放時高温煙氣沖刷熱管，當煙氣温度大於30℃時，熱管被激活便自動將熱量傳導至右邊，這時熱管左邊吸熱，高温煙氣流經熱管後温度下降，熱量被熱管吸收並傳導至右邊。常温清潔空氣（水或其它介質）在鼓風機作用下，沿右邊通道反方向流動沖刷熱管，這時熱管右邊放熱，將清潔空氣（水或其它介質）加熱，空氣流經熱管後温度升高。

1、安全可靠性高：

常規的換熱設備一般都是間壁換熱，冷熱流體分別在器壁的兩側流過，如管壁或器壁有泄露，則將造成停產損失。熱管餘熱回收器則是二次間壁換熱，即熱流要通過熱管的蒸發段管壁和冷凝段管壁才能傳到泠流體。

2、熱管餘熱回收器傳熱效率高，節能效果顯著。

3、熱管餘熱回收器具有良好的防腐蝕能力

熱管管壁的温度可以調節，可以通過適當的熱流變換把熱管管壁温度調整在低温流體的露點之上，從而可防止露點腐蝕，保證設備的長期運行。由於避開煙氣露點，使灰塵不易粘結於肋片和管壁上。同時熱管在導熱時會產生自振動，使灰不易粘附在管壁和翅片上，因而不會堵灰。

4、安裝及結構佈置靈活:

熱管餘熱回收器的安裝無需改變原工藝系統,結構設計和位置佈置非常靈活,可適應各種複雜的場合。

5、使用壽命長：

使用壽命在10年以上，單根熱管可拆卸更換，維護簡單成本低。

6、投資回收期短：

一般在六個月至一年就可回收全部投資。