銅管和不銹鋼管換熱效果對(duì)比分析

1、不銹鋼換熱管與銅管的性能比較1、不銹鋼換熱管具有以下優(yōu)點(diǎn)：一換熱管采用0.5-0.8mm的薄壁管材，提高了整體換熱性能，在相同的換熱面積下，總體的傳熱系數(shù)比銅管提高 2.121-8.408%。由于材質(zhì)采用SUS304優(yōu)質(zhì)不銹合金鋼，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(qiáng)的抗沖擊性能及抗振性能。由于管子內(nèi)壁光滑，使得其邊界層流底層厚度減薄，既強(qiáng)化換熱，又提高了抗結(jié)垢性能。為了消除焊接應(yīng)力，在保護(hù)氣體中以1050 c高溫進(jìn)行熱處理。鋼管均采用壓差進(jìn)行泄漏檢查，氣壓試驗(yàn)至10MPa, 5分鐘無(wú)壓降。2、詳細(xì)能比較：一、導(dǎo)熱由于銅管的導(dǎo)熱系數(shù)為 100W/mC,不銹鋼管的導(dǎo)熱系數(shù)為

2、13W/mC,這當(dāng)然要影響總體傳熱系數(shù)。但是，不銹鋼管的壁厚可以減薄以 0.50.8mm,而銅管因強(qiáng)度及沖蝕磨損等原因，其壁厚不能低于 1.2mm。根據(jù)公式：Rc= (1)其中：Rc導(dǎo)熱熱阻，m2k/wo導(dǎo)熱系數(shù)，W/(m.k)。 -管壁厚度，m管材一定，入不變時(shí)，根據(jù)公式(1), 8越小，Rc越小，傳熱系數(shù)越大。這就可以縮小不銹鋼管與銅管總體傳熱系數(shù)的差距。由于銅管內(nèi)外壁比不銹鋼更粗糙，容易結(jié)垢，增加了銅管的熱阻， 這又使銅管與不銹鋼管總體傳熱系數(shù)的差距縮小。二、對(duì)流放熱使用不銹鋼管或使用銅管，管內(nèi)流速都是紊流。影響對(duì)流放熱的最大因素是層流底層的厚度，因?yàn)閷恿鞯讓又械膫鳠崾菍?dǎo)熱，而水的導(dǎo)熱系

3、數(shù)很低。在流動(dòng)狀態(tài)相同的情況下，層流底層的厚度取決于管內(nèi)壁的粗糙度。銅管內(nèi)表面有氧化物，其粗糙度比不銹鋼管大得多， 銅管的層流底層的厚度比不銹鋼管的層流底層厚度更大。這就使不銹鋼管的對(duì)流放熱系數(shù)比銅管的對(duì)流放熱系數(shù)大。Rw= （2）其中：Rw對(duì)流放熱熱阻，m2k/w。a w對(duì)流放熱系數(shù)， w/m2.k。根據(jù)公式（2） a w越大，Rw越小。三、凝結(jié)放熱系數(shù)凝結(jié)放熱系數(shù)有膜狀凝結(jié)和珠狀凝結(jié)兩種，珠狀凝結(jié)放熱系數(shù)比膜狀凝結(jié)放熱系數(shù)大得多。 但不銹鋼管外壁和銅管外壁哪種管材的珠狀凝結(jié)更多尚不清楚，但可以說兩種管材外壁大部份是膜狀凝結(jié)。膜狀凝結(jié)的放熱系數(shù)大小與膜的薄厚關(guān)系很大，因?yàn)樵谀さ膬?nèi)部是導(dǎo)熱，水

4、膜的導(dǎo)熱系數(shù)數(shù)特別低而膜的厚度又取決于管外壁的粗糙度。銅管外壁因氧化層的關(guān)系，比不銹鋼管粗糙得多。因此，不銹鋼管外壁的凝結(jié)放熱系數(shù)比銅管外壁的凝結(jié)放熱系數(shù)大。Rm= （ 3）其中：Rm管外壁的凝結(jié)放熱熱阻，m2k/w。a m管外壁的凝結(jié)放熱系數(shù)，w/m2.k。根據(jù)公式（3）, am越大、Rm越小。四、總體傳熱系數(shù)K= （ 4）其中： R 總熱阻，m2k/w。K 總體傳熱系數(shù)，w/m2.k 。由（4）可知：對(duì)流熱阻、導(dǎo)熱阻和凝結(jié)放熱熱阻都減小，則總熱阻減小：總熱阻減小，總體傳熱系數(shù)增大。在壁厚相同的情況下，不銹鋼管的總體傳熱系數(shù)比銅管低6%。由于使用比銅管薄的不銹鋼管， 不銹鋼管的總體傳熱系數(shù)和

5、凝結(jié)放熱系數(shù)都比銅管大，使不銹鋼管的總體傳熱系數(shù)得到提高。換熱性能對(duì)照表名稱規(guī)格(mm)材質(zhì)總體換熱系數(shù)(W/m2 .k)銅管1HSn70-IA3682.413869不銹鋼管1AISI3043460.327347不銹鋼管0.7AISI3043760.628476不銹鋼管0.6AISI3043872.606729長(zhǎng)遠(yuǎn)的經(jīng)濟(jì)性隨著運(yùn)行時(shí)間的增長(zhǎng)，銅管氧化層將越來(lái)越厚，傳熱效果會(huì)越來(lái)越差。而不銹鋼基本不會(huì)氧化，或氧化速度很慢。因此，不銹鋼管的換熱器與銅管的換熱器如果同時(shí)投運(yùn)，運(yùn)行時(shí)間越長(zhǎng)，不銹鋼管的換熱器的經(jīng)濟(jì)性將會(huì)比銅管的換熱器越來(lái)越更好。 同時(shí)，銅管對(duì)冷卻水中的雜物的吸附能力比不銹鋼管更強(qiáng)得多，

6、大大降低了設(shè)備的經(jīng)濟(jì)性。安全性能比較不銹鋼管與銅管的工程特性管材銅管饃銅管304/316不銹鋼管密度t/m38.48.98屈服強(qiáng)度MPa120140280-350拉伸強(qiáng)度MPa330390550-659延伸率604330-60彈性模量MPa13.315.420熱脹系數(shù)10-6161617導(dǎo)熱系數(shù)w/mk1003013從上表可以看出：不銹鋼管的屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度都比銅管高，不銹鋼管的使用壽命必然要比銅管長(zhǎng)，熱脹系數(shù)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。不銹鋼管與銅管的抗腐蝕性能腐蝕種類銅管饃銅管304/316不銹鋼管一般腐蝕245沖擊腐蝕256點(diǎn)蝕（運(yùn)行狀態(tài)）4

7、54點(diǎn)蝕（積滯狀態(tài)）242高速?zèng)_擊356進(jìn)口沖擊246蒸汽熱點(diǎn)腐蝕246氨蝕256注：表中的數(shù)值2-6表示抗腐蝕能力由小到大由上表可知：不銹鋼管與銅管相比具有的優(yōu)點(diǎn)： 抗沖蝕性能好，能抗蒸汽帶水滴在高速 中的沖擊腐蝕；抗氨腐蝕性能好：耐水側(cè)沖擊腐蝕，實(shí)現(xiàn)無(wú)銅離子系統(tǒng)，且 PH值可提高， 以減少腐蝕產(chǎn)生率，可提高冷卻水流速，達(dá) 2.3m/s,最高可達(dá)3.5m/s,這樣既可提高總體傳 熱系數(shù)，又可減少管內(nèi)雜質(zhì)的沉積。效益評(píng)估不銹鋼管的熱傳導(dǎo)系數(shù)比銅管低，但通過減小壁厚使它們的熱傳導(dǎo)系數(shù)的差值縮小，由于不銹鋼管內(nèi)壁比銅管更光滑，對(duì)流換熱系數(shù)比銅管高，不銹鋼管外壁比銅管光滑，凝結(jié)放熱系數(shù)比銅管高，根據(jù)多臺(tái)機(jī)組的測(cè)試和計(jì)算，壁厚為0.7mm的不銹鋼管比壁厚為 1mm的銅管的總體傳熱系數(shù)高2.124%左右；隨著運(yùn)行時(shí)間的增長(zhǎng)，不銹鋼管