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3. 9.1分離式熱管換熱器的原理和優點

日期：2022-01-07 09:09:43點擊：250

3. 9.1分離式熱管換熱器的原理和優點
分離式熱管換熱器是單管型熱管換熱器的發展。在單管型熱管換熱器中，蒸發段和凝結段是一支熱管的兩個部分，換熱器是由若干支單管構成的。而分離式熱管換熱器則不同，其蒸發段和凝結段不再由單獨的熱管元件組成，而是分離成兩個部分，組成了兩個換熱器:蒸發器和冷凝器。蒸發器在下部，凝結器在上部，中間用蒸汽通道（上升管）和凝液回流通道（下降管）相連。蒸發器內部因沸騰而產生的蒸汽，通過上升管，流動到上部的冷凝器凝結，凝結液通過下降管回流到蒸發器。這樣，依靠內部介質的連續相變，完成了熱量的連續轉移。其工作原理如圖3.9. 1所示。

如圖3. 9. 1所示，蒸發器和冷凝器都是分別由若干組管束組成。在冷凝器中，蒸汽和凝液同時向下流動，為了方便不凝氣的排出，單獨在冷凝器的側面分出一支氣體分離管，上面安裝排氣閥，可定期向外排氣。
上升管中的蒸汽流動阻力

和下降管中的凝液流動阻力Apl都需要依靠液面差H 所產生的壓頭來克服。而系統中最大可能的液位差反皿應大于〃，換熱器才能正常工作，當流動阻力以液位的高度表示時，應滿足下列關系：

分離式熱管換熱器的優點是：
（1）分離式熱管換熱器由兩個相對獨立的部分組成，每部分可方便地安裝在需要吸熱和放熱的管道上，這樣就避免了對管道系統做大的改動。在大功率的余熱回收系統中，冷熱流體的流量很大，管道直徑大，很難彎曲和引出，應用分離型換熱器就顯得特別方便，
(2) 因為分離型由兩個基本上獨立的換熱器組成，因而每個換熱器的傳熱面積都可以根據需要而改變，管束尺寸、管子規格、排列方式等都可獨立選擇。
(3) 因為冷熱兩流體被完全隔離，兩流體不會發生互相泄漏和互相摻混的情況，避免了易燃易爆流體在換熱過程中可能發生的安全事故。
(4) 可以在現場進行管內介質的灌注和排氣工藝,在運行過程中，產生的不凝結氣體容易排掉，若發現熱管性能下降,可在現場進行維護。
(5) 可遠距離傳輸熱量，蒸發器和冷凝器可以相距幾十米,仍能正常工作。
(6) 從一種熱流體獲得的熱量，可用來加熱兩種不同的冷流體，反之，從兩種熱流體獲得的熱量，可用來加熱一種冷流體：
(7) 在同一個換熱器中，可以同時實現順流和逆流。如圖3.9.1(b)所示。圖中，高溫流體的入口管束與低溫流體的入口管束相連接，構成冷熱流體的順流換熱,而其他仍可保留逆流形式換熱。這種獨特的排列方式可以降低高溫流體入口管束的管內蒸汽溫度，使管內介質處于允許的溫度和壓力之下,也可以升高低溫流體人口管束的管內溫度，以避免溫度過低的不利影響。
此外,為了使分離式熱管換熱器能正常運行,需要滿足并保證下列條件：
(1) 保證運行壓差。熱管內的介質不是依靠外界動力驅動，而是依靠內部介質的液位差驅動。液位差是指冷凝器中的液位與蒸發器中的液位之差。為此，冷凝器應位于蒸發器之上,且保持一定的高度差，該高度差應滿足式(3.9. 1)所示的技術要求。
(2) 保持管內介質處于一定的壓力范圍下。當冷熱流體的流量或溫度偏離設計值, 或發生激烈波動時，管內介質的溫度和壓力會隨之發生激烈波動，從而影響設備的安全運行。為此，需要設置自動監測、報警、控制系統和旁通管道系統。
(3) 需要防止管內不凝氣體的產生和積聚。當設備因故停機時，管內會處于真空狀態，空氣會自動漏入,在開機運行時，須自動排氣并補充介質。
(4) 在余熱回收的應用中，一般以水作為管內的工作介質，為了防止空氣的滲漏，應保證管內一直在正壓狀態下運行。

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