热管问题在热管换热器应用中分析及对策

    热管换热器的核心元件是热管。热管是一种新型相变高效传热元件，其独特的传热特性引起了人们的极大兴趣，应用领域从空间扩大到地面，从工业扩展到民用。然而，在热管技术蓬勃发展的今天，其在工业应用中仍然存在一些问题，会限制热管技术的使用和深入发展。笔者对这些问题进行了研究，并提出了合理的解早期的热管研究人员就注意到了管壳材料与工质的化学相容性问题，早期工业应用的热管一般采用铜材管壁或钢铜复合管，产品成本很高，限制了热管技术在工业上的广泛应用。钢水热管以其成本低、强度高、制造工艺简单及适应温度范围广得到了大家的认同，在工业上得到广泛的应用，然而钢水热管的使用寿命不足0.5ａ，无法满足工业应用的要求。通过多年的研究人们认识到，钢水热管中存在着化学反应和电化学反应，这是一种不可避免也不可能消除的金属腐蚀过程，只能抑制或延缓，因此，钢水热管相容性问题的对策只能是延长热管的使用寿命。 

    由于管材与工质的化学不相容性，使得钢水热管内部发生腐蚀产生不凝气体氢气。氢气越多，换热效果越不好，氢气积聚到一定程度可以使热管完全丧失传热功能。气相换热的热管换热器热管外都采用加肋强化传热，翅片形式多选用穿片或螺旋形缠绕片，这些翅片结构紧凑，肋化比高，效果明显，但缺点是极易积灰结垢。对于高粉尘流体，即使翅片间距取12～20ｍｍ，在某些情况下也会出现严重积灰。对于高含尘流体，目前趋向于选择以下2种结构。 

    (1)轴对称单列纵向直肋翅片该翅片结构简单，制作方便，相对肋化比低，不易积灰。如果将翅片做成不等高，即降低背后翅片高度，可进一步减少积灰。目前此结构的热管换热器已投入工业应用效果较好。 

    (2)钉头管钉头管作为换热设备的传热元件一般多用于粘结性积灰部位。例如，在燃油加热炉的对流室中，为了减少热管换热器的积灰堵塞，将钉头管制成的热管空气预热器用于以高含硫油为燃料的常减压加热炉中，投用多年无积灰堵塞现象。