高通量管換熱器的優(yōu)缺點(diǎn)

高通量管是通過(guò)粉末冶金方法在光管(沸騰側(cè))內(nèi)表面或者外表面燒結(jié)一薄層多孔層，顯著增強(qiáng)沸騰傳熱系數(shù)的換熱管，在傳統(tǒng)管殼式換熱器基礎(chǔ)上采用高通量管的換熱器，有效強(qiáng)化管內(nèi) / 管外的對(duì)流傳熱過(guò)程，提升了換熱效率，適配石油化工、電力、制冷、煉化等行業(yè)的小溫差、大換熱負(fù)荷、空間受限工況，其優(yōu)缺點(diǎn)與應(yīng)用場(chǎng)景高度相關(guān)。

一、 主要優(yōu)點(diǎn)

1、換熱效率大幅提升，設(shè)備體積顯著縮小

高通量管換熱器通過(guò)在光管表面燒結(jié)一層具有眾多微孔和相互連通隧道的多孔金屬薄涂層，形成大量人造汽化核心，極大加速了氣泡成核速度。在沸騰傳熱過(guò)程中，沸騰給熱系數(shù)可達(dá)普通光管的3 - 10倍，大幅提高了沸騰設(shè)備的總傳熱系數(shù)。

相同換熱負(fù)荷下，設(shè)備的換熱面積可減少 40%~60%，殼體直徑、長(zhǎng)度大幅縮小，節(jié)省 30%~50% 的安裝空間，適配化工裝置升級(jí)、場(chǎng)地受限的技改項(xiàng)目。

2、降低系統(tǒng)能耗與運(yùn)行成本

換熱效率提升后，可實(shí)現(xiàn)小溫差換熱，能更充分回收工藝中的低品位余熱，提高能源利用率，減少?gòu)U熱排放；同時(shí)，設(shè)備體積縮小使循環(huán)泵、風(fēng)機(jī)的輸送阻力降低，泵耗 / 風(fēng)機(jī)能耗減少 15%~30%，長(zhǎng)期運(yùn)行節(jié)能效果顯著。

3、抗結(jié)垢性能優(yōu)于普通光滑管

流體在多孔表面的循環(huán)量為光管的10 - 15倍，大量的液體循環(huán)和湍流強(qiáng)度對(duì)換熱管表面起到清洗作用，能有效防止油垢、臟物等在管壁沉積；尤其是燒結(jié)多孔涂層型高通量管，表面的多孔結(jié)構(gòu)能形成穩(wěn)定的液膜，避免局部干燒結(jié)垢，適用于易結(jié)垢的工況。結(jié)垢周期延長(zhǎng)，可減少 50% 以上的清洗頻次，降低設(shè)備維護(hù)停機(jī)時(shí)間。

4、適配性強(qiáng)，可與傳統(tǒng)管殼式換熱器兼容改造

高通量管的公稱直徑、長(zhǎng)度與普通換熱管一致，可直接替換傳統(tǒng)管殼式換熱器的光滑管，無(wú)需改動(dòng)殼體、管板、折流板等主體結(jié)構(gòu)，技改改造成本低、周期短，是老裝置提效升級(jí)的優(yōu)選方案。

5、操作彈性好，寬負(fù)荷下?lián)Q熱性能穩(wěn)定

即使流體流量在設(shè)計(jì)負(fù)荷的 30%~120% 范圍內(nèi)波動(dòng)，高通量管的湍流強(qiáng)化效果仍能保持，傳熱系數(shù)下降幅度遠(yuǎn)小于光滑管，對(duì)熱負(fù)荷的變化適應(yīng)性強(qiáng)。當(dāng)工藝條件發(fā)生一定變化時(shí)，仍能保持較好的換熱性能，保證了生產(chǎn)的連續(xù)性和穩(wěn)定性。

二、 主要缺點(diǎn)

1、制造成本偏高，初期投入大

高通量管的表面加工工藝復(fù)雜，對(duì)原材料和設(shè)備的要求較高，單根管材成本是普通光滑管的 3~8 倍，導(dǎo)致高通量管換熱器的制造成本相對(duì)較高，與普通換熱器相比，其初始投資較大。結(jié)構(gòu)化表面會(huì)增大流體的流動(dòng)阻力，管內(nèi)壓降比光滑管高 。若原有系統(tǒng)的循環(huán)泵、壓縮機(jī)壓頭不足，需更換高揚(yáng)程 / 高壓頭設(shè)備，會(huì)增加部分配套投資。

2、維護(hù)與清洗難度高于普通換熱器

高通量管的內(nèi) / 外表面有凹凸結(jié)構(gòu)、多孔涂層或微肋，若發(fā)生嚴(yán)重結(jié)垢、堵塞，常規(guī)的高壓水射流清洗、化學(xué)清洗難以徹底清除污垢，多孔涂層還可能因清洗壓力過(guò)高出現(xiàn)涂層脫落；局部管材損壞后，更換需匹配同規(guī)格的高通量管，維修配件的采購(gòu)周期長(zhǎng)、成本高。

3、對(duì)介質(zhì)工況要求較高

高通量管的強(qiáng)化換熱效果在單相流體中表現(xiàn)最佳，在汽液兩相流中，傳熱系數(shù)提升幅度會(huì)降至 20%~50%；若介質(zhì)為高粘度流體，邊界層難以被破壞，強(qiáng)化換熱效果不明顯，甚至可能因阻力過(guò)大導(dǎo)致工況惡化。

由于高通量管換熱器具有以上優(yōu)點(diǎn)，因此它在石油，化工，冶金，海水脫鹽，天然氣儲(chǔ)存運(yùn)輸，氣體分離，制冷行業(yè)有廣泛的應(yīng)用前景。