眾所周知,換熱器的傳熱系數(shù)在一定程度上決定了該換熱器的換熱效果,但也并不是絕對。 氟塑料換熱器是一種普通的熱交換設(shè)備,照通常的金屬換熱器一樣是相同的熱交換原理,再次不做贅述。 傳熱系數(shù)的討論 傳熱系數(shù)定義:傳熱系數(shù)K值,是指在穩(wěn)定傳熱條件下,圍護(hù)結(jié)構(gòu)兩側(cè)空氣溫差為1度(K,℃),1s內(nèi)通過1平方米面積傳遞的熱量,單位是瓦/(平方米·度)(W/㎡·K,此處K可用℃代替)。 以選擇聚四氟乙烯管殼式換熱器為例(聚四氟乙烯屬于氟塑料): 傳熱系數(shù)計(jì)算式: 從傳熱系數(shù)計(jì)算式可以看出: 1、其他條件相同,只考慮傳熱系數(shù)時(shí):影響傳熱系數(shù)的主要有:聚四氟乙烯的導(dǎo)熱系數(shù)、熱冷流體的污垢熱阻以及管壁厚度。傳統(tǒng)金屬材質(zhì)的導(dǎo)熱系數(shù)較氟塑料材質(zhì)的大,則假定其他參數(shù)一致時(shí)則換熱效果較好的就是金屬材質(zhì),但是單位換熱面積下的氟塑料材質(zhì)毛細(xì)管束直徑較小,單位換熱面積較金屬大,反而在單位換熱面積下的換熱效果補(bǔ)償了傳熱系數(shù)較低的缺點(diǎn)。但是因其難以取代的耐強(qiáng)酸強(qiáng)堿效果而廣受客戶采用。 2、當(dāng)不考慮管壁污垢的影響時(shí):管壁熱阻就決定了傳熱系數(shù)的極限,即不論采用何種辦法來強(qiáng)化管壁兩側(cè)流體的對流給熱并使之為最理想狀態(tài),其傳熱系數(shù)最終由管壁的厚度決定。 實(shí)際上人們在設(shè)計(jì)和使用氟塑料換熱器時(shí)還會綜合考慮其他影響氟塑料換熱器傳熱系數(shù)的因素,諸如工藝條件、結(jié)構(gòu)型式、換熱管徑大小、換熱管內(nèi)外管壁是否光滑、流體種類與流速狀態(tài)、流體是否混濁或有無沉積物或有無固體顆粒、熱交換時(shí)有無攪拌等。 因此,在某些工藝條件允許的情況下盡量減小的管壁厚度是提高傳熱系數(shù)的有效方法。這也就是某些廠家愿意選擇小管徑、薄管壁的氟塑料管作為換熱管的重要原因。 氟塑料換熱器的換熱管束采用小管徑、薄管壁與金屬換熱器相比較其單位體積具有更多的熱交換面積,這樣尚能彌補(bǔ)氟塑料本身導(dǎo)熱系數(shù)低所帶來的缺陷。 3、當(dāng)考慮管壁污垢影響時(shí):由于污垢的存在,必然使得氟塑料管束和金屬換熱器管的導(dǎo)熱性能降低。金屬換熱器的初始傳熱系數(shù)比氟塑料換熱器的傳熱系數(shù)大,但換熱管束的污垢層厚度逐漸增加而使傳熱系數(shù)逐漸降低。 但是氟塑料管束:由于自身存在的撓性、韌性、質(zhì)量輕、氟塑料管束壁表面光滑且不易結(jié)垢,并在設(shè)備運(yùn)行中往往存在輕微振動、介質(zhì)流速一定時(shí)即可隨時(shí)自清潔掉管束上的污垢,工作時(shí)在流體溫度變化的作用下?lián)Q熱管束易沿軸向和徑向方向頻繁伸縮,其結(jié)果可除去污垢有利熱交換。從而長久保持其傳熱系數(shù)不變,換熱效果不變。 金屬換熱器則無法自清潔,長期使用,管壁厚度增加,傳熱系數(shù)減小,換熱效果變差。 當(dāng)然,判定一臺換熱器傳熱效果的好壞并不取決于初始的傳熱系數(shù),而是綜合評估設(shè)備運(yùn)行期間總的換熱效果。氟塑料換熱器的傳熱系數(shù)在長期使用中基本恒定。并隨時(shí)間增加不會發(fā)生較大變動。而金屬換熱器隨時(shí)間增加,就會換熱效果持續(xù)降低。 |
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