關於換熱器是用銅管效果好?還是不鏽鋼管效果好?
相信各位都比較疑惑,都想了解一下關於換熱器的知識。今天就讓雙興不鏽鋼小編,詳細地為大家分析一下。
不鏽鋼換熱管與銅管的效能比較
1、不鏽鋼換熱管具有以下優點:
Ø換熱管採用0.5-0.8mm的薄壁管材,提高了整體換熱效能,在相同的換熱面積下,總體的傳熱係數比銅管提高2.121-8.408%。
Ø 由於材質採用SUS304優質不鏽合金鋼,使其具有較高的硬度,管子的鋼度也明顯提高,因此,具有很強的抗衝擊性能及抗振效能。
Ø 由於管子內壁光滑,使得其邊界層流底層厚度減薄,既強化換熱,又提高了抗結垢效能。
Ø 為了消除焊接應力,在保護氣體中以1050℃高溫進行熱處理。
Ø 鋼管均採用壓差進行洩漏檢查,氣壓試驗至10MPa,5分鐘無壓降。
2、詳細能比較:
一、導熱
由於銅管的導熱係數為100W/m℃,不鏽鋼管的導熱係數為13W/m℃,這當然要影響總體傳熱係數。但是,不鏽鋼管的壁厚可以減薄以0.5~0.8mm,而銅管因強度及沖蝕磨損等原因,其壁厚不能低於1.2mm。
根據公式:Rc= (1)
其中:Rc——導熱熱阻,m2k/w。
λ——導熱係數,W/(m.k)。
δ——管壁厚度,m
管材一定,λ不變時,根據公式(1),δ越小,Rc越小,傳熱係數越大。這就可以縮小不鏽鋼管與銅管總體傳熱係數的差距。
由於銅管內外壁比不鏽鋼更粗糙,容易結垢,增加了銅管的熱阻,這又使銅管與不鏽鋼管總體傳熱係數的差距縮小。
二、對流放熱
使用不鏽鋼管或使用銅管,管內流速都是紊流。影響對流放熱的最大因素是層流底層的厚度,因為層流底層中的傳熱是導熱,而水的導熱係數很低。在流動狀態相同的情況下,層流底層的厚度取決於管內壁的粗糙度。銅管內表面有氧化物,其粗糙度比不鏽鋼管大得多,銅管的層流底層的厚度比不鏽鋼管的層流底層厚度更大。這就使不鏽鋼管的對流放熱係數比銅管的對流放熱係數大。
Rw= (2)
其中:Rw——對流放熱熱阻,m2k/w。
αw——對流放熱係數,w/m2.k。
根據公式(2)αw越大,Rw越小。
三、凝結放熱係數
凝結放熱係數有膜狀凝結和珠狀凝結兩種,珠狀凝結放熱係數比膜狀凝結放熱係數大得多。但不鏽鋼管外壁和銅管外壁哪種管材的珠狀凝結更多尚不清楚,但可以說兩種管材外壁大部份是膜狀凝結。膜狀凝結的放熱係數大小與膜的薄厚關係很大,因為在膜的內部是導熱,水膜的導熱係數數特別低而膜的厚度又取決於管外壁的粗糙度。銅管外壁因氧化層的關係,比不鏽鋼管粗糙得多。因此,不鏽鋼管外壁的凝結放熱係數比銅管外壁的凝結放熱係數大。
Rm= (3)
其中:Rm——管外壁的凝結放熱熱阻,m2k/w。
αm——管外壁的凝結放熱係數,w/m2.k。
根據公式(3),αm越大、Rm越小。
四、總體傳熱係數
K= (4)
其中:R——總熱阻,m2k/w。
K——總體傳熱係數,w/m2.k。
由(4)可知:對流熱阻、導熱阻和凝結放熱熱阻都減小,則總熱阻減小:總熱阻減小,總體傳熱係數增大。
在壁厚相同的情況下,不鏽鋼管的總體傳熱係數比銅管低6%。由於使用比銅管薄的不鏽鋼管,不鏽鋼管的總體傳熱係數和凝結放熱係數都比銅管大,使不鏽鋼管的總體傳熱係數得到提高。
換熱效能對照表
長遠的經濟性
隨著執行時間的增長,銅管氧化層將越來越厚,傳熱效果會越來越差。而不鏽鋼基本不會氧化,或氧化速度很慢。因此,不鏽鋼管的換熱器與銅管的換熱器如果同時投運,執行時間越長,不鏽鋼管的換熱器的經濟性將會比銅管的換熱器越來越更好。同時,銅管對冷卻水中的雜物的吸附能力比不鏽鋼管更強得多,大大降低了裝置的經濟性。
安全效能比較
從上表可以看出:不鏽鋼管的屈服強度和抗拉強度都比銅管高,不鏽鋼管的使用壽命必然要比銅管長,熱脹係數比銅管低,與管板更接近,因此,不易因熱脹冷縮面損傷了管子或影響脹口。
不鏽鋼管與銅管的抗腐蝕效能
注:表中的數值2-6表示抗腐蝕能力由小到大
由上表可知:不鏽鋼管與銅管相比具有的優點:抗沖蝕效能好,能抗蒸汽帶水滴在高速中的衝擊腐蝕;抗氨腐蝕效能好:耐水側衝擊腐蝕,實現無銅離子系統,且PH值可提高,以減少腐蝕產生率,可提高冷卻水流速,達2.3m/s,最高可達3.5m/s,這樣既可提高總體傳熱係數,又可減少管內雜質的沉積。
不鏽鋼管的熱傳導係數比銅管低,但透過減小壁厚使它們的熱傳導係數的差值縮小,由於不鏽鋼管內壁比銅管更光滑,對流換熱係數比銅管高,不鏽鋼管外壁比銅管光滑,凝結放熱係數比銅管高,根據多臺機組的測試和計算,壁厚為0.7mm的不鏽鋼管比壁厚為1mm的銅管的總體傳熱係數高2.124%左右;隨著執行時間的增長,不鏽鋼管的總體傳熱係數下降很緩慢,而銅管的總體傳熱係數下降速度比不鏽鋼管大得多。同時,不鏽鋼管比銅管更耐腐蝕,抗振性和耐磨效能好,使用壽命是銅管的三倍。從長遠考慮,使用不鏽鋼管整體上提高機組的經濟性顯而易見,同時也提高了機組的安全性。