熱管餘熱鍋爐

熱管（heat pipe），按較精確的定義，應稱之謂“封閉兩相傳熱系統”，即在一個封閉的體系內，依靠流體的相態變化（液相變為汽相或汽相變為液相）來傳遞熱量的裝置。眾所周知，當某種介質由液相變為汽相（如水蒸發或沸騰）時，會吸收熱量；而當介質由汽相變為液相（如蒸汽的凝結）時，會放出熱量。將這兩種過程巧妙地結合在一起，並置於封閉的容器內，就構成了一個先進的傳熱元件---熱管了。

熱管的典型結構如圖1所示。一個園筒狀的容器，內部襯以多孔性的材料，將容器內部抽成某種程度的真空，然後注入一定量的液體（介質）並將容器密封起來。這樣，一支熱管就做成了。

如果將熱管的一端加熱，另一端冷卻，中間用隔板或絕熱材料將二者分開，這樣，熱管內部將開始兩相傳熱過程。加熱段的介質會沸騰或蒸發，吸收汽化潛熱，由液體變為蒸汽。產生的蒸汽在管內一定壓差的作用下，流動到冷卻段，蒸汽遇到冷的壁面會凝結成液體，同時放出汽化潛熱，通過管壁傳給外面的冷源。冷凝下來的液體依靠管內壁的多孔材料所產生的毛細管力再回流到加熱段，重新開始蒸發吸熱過程。這樣，通過管內介質的連續相變，完成了熱量的連續轉移。

當熱管在地面上應用時，可以讓重力來幫助凝液迴流，這時，就不需要管內吸液芯了，只要將熱管傾斜放置或垂直放置，讓加熱段在下方，冷卻段在上方就可以了。這樣的熱管叫重力輔助熱管或重力熱管。下面講述的熱管換熱器，絕大部分用的都是重力熱管。 ^[1] 

傳熱性能優越。由於管內是高效的相變傳熱，其相當導熱係數是銅的幾十倍，甚至幾百倍，故有超導熱體之稱。如果將一支熱管和一支同樣尺寸的銅棒同時插入80—90度的熱水中，在最初的時刻，如果您敢用手摸一下銅棒，您卻不敢觸摸燙手的熱管，因為熱管具有良好的等温性，熱管上部的温度幾乎與熱水相同。

每支熱管都是一個獨立的傳熱元件，可做成不同的形狀和結構，適用於不同的應用場合。

熱管的加熱段和冷卻段，都是管外換熱，容易處理換熱面的積灰和腐蝕。

通過改變介質和管材，可用於不同温度下的傳熱。

安裝，拆卸，更換，維護方便。

1.宇航工程：電子艙的冷卻散熱，飛船表面的均温，生命保障系統的建立，等；

2.計算機產業，電子設備：CPU, 電子器件的散熱和均温，等；

3.新能源的開發和利用：太陽能，地熱，凍土工程，等；

4.餘熱的回收和利用：鍋爐，工業爐的餘熱回收，各種場合煙氣的餘熱回收；

5.其它需要散熱或均温的場合.

應用場合：應用熱管作為傳熱元件，吸收較高温度的煙氣餘熱用來產生蒸汽，所產生的蒸汽可以並倂入蒸汽管網（需達到管網壓力），也可用於發電（汽量較大且熱源穩定）或其他目的。對鋼廠，石化廠及工業窯爐而言，這是一種最受歡迎的餘熱利用形式。

設備優點： * 每支熱管都是一個獨立的傳熱單元，可根據不同的温度水平而設計；

* 根據需要可選擇易拆卸的熱管結構，使檢修和安裝更方便；

* 熱管徹底隔離了熱源和冷源，不會產生冷熱流體的摻混；

* 煙氣側為管外換熱，除灰容易。

結構型式：有兩種結構型式，見圖2和圖3。圖2為汽包內直接沸騰式，即熱管的冷卻段直接伸入汽包內，使汽包內的水產生沸騰；圖3為套管內沸騰式，即熱管的冷卻段被水套管包圍，使套管內的水在流動狀態下沸騰，所產生的蒸汽再匯入汽包。

應用實例：某鍊鋼廠燒結爐的餘熱鍋爐

煙氣進出口温度：300℃→200℃；煙氣標準流量：70000NM3/h;

軟水進口温度及蒸汽出口温度：140℃→164℃；

蒸汽壓力：0.6MPa; 蒸汽產量：4300kg/h;

熱管總根數：430支；熱管基管直徑：ψ38*3.5mm;

熱管總長：5500mm,汽包內徑：2400mm;

結構型式：汽包內直接沸騰式。

熱管餘熱鍋爐是一種氣—水換熱器，主要應用在回收煙氣熱量，副產低壓飽和蒸汽。

設備結構：主要熱管，汽包，煙箱三部分組成。

工作原理：熱管從煙氣中吸收熱量，通過熱管內的介質將熱量傳遞到汽包中的水中，將水加熱汽化的過程。

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