热管技术在中低温烟气余热回收中的应用
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１ ． ２ 热管 的工 作原 理 如 图 １所示 ， 在 密 闭的管 内先抽 成 真空 ， 在此 状
系数 的 ２～ ５倍 。与 板 式 换热 器 和套 管 式换 热器 相 比， 采用 热 管式换 热 器 对 该企 业 中低 温废 气余 热 进 行 回收利用 ， 具有 占地 面 积 小 、 回收 效率 高 、 适 应 性
根封闭的金属管 （ 管壳 ） ， 内部空腔内有少量工作介
质（ 工 作液 ） 和 毛细结构 （ 管 芯或 吸液 管 ） ， 管 内的空 气 及 其他 杂物 必须 排 除 在 外 。从 传 热 状况 看 ， 热 管 沿轴 向可分 为蒸 发段 、 绝 热段 和冷凝 段三 部分 。
件， 并于 １ ９ ６ ４年发表论文正式命 名这种元件为“ 热
基金项 目： Ｊ Ｌ 京市科 学技术研 究 院萌 芽计划 ， 中央高校 基本 科研业务费 资助项 目（ Ｋ ５ ０ ５ １ ２ ０ ４ ０ ０ ５ ）
・
节 能与 改造 ・
热管 技术 在 中低 温烟气余 热 回收 中的应用
３ ７
则被溶 解 的物 质将 积 累在 蒸 发段破 坏 毛细结 构 。
结 金属 构 成 。常 见 的毛 细 结构 ： 沟槽 式 、 网 目式 、 纤
热管具有极高的导热能力和优 良的等温特性 ， 常用 的热管由三部分组成 。如 图 １ 所示 ， 主体为一
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ３ — １ １
维式和烧结式 。热管 的工作 液要有较高 的汽化 潜
热、 导热 系数 ， 合适 的饱 和 压 力及 沸 点 ， 较 低 的粘 度 及 良好 的稳 定 性 ， 如水 、 氨、 甲醇 、 丙 酮和 Ｒ ２ １等 。 工 作液 除 了具 有较 大 的表面 张力 和润湿 毛细 结构 的 能 力外 ， 还不 能对 毛细 结构 和管 壁产 生溶解 作用 ， 否
强 的优 点 。
：
态下 充人适 量 工 质 （ 本 文采用工质为水 ， 后 文 均 以 水为 例 ） 。 当热 管 的蒸 发 端 受 热 时 ， 毛 细 芯 中 的液
Ａｐ ｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ Ｈｅ ａ ｔ Ｐｉ ｐ ｅ Ｔｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ｉ ｎ Ｗ ａ ｓ ｔ ｅ
Ｈｅ ａ ｔ Ｒｅ ｃ ｏ ｖ ｅ ｒ ｙ ｏ ｆ Ｌｏ ｗ Ｔｅ ｍｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ Ｅｘ ｈ ａ ｕ ｓ ｔ
第 一 作 者： Ｅ 璐 Ｗ ＡＮＧ Ｌ ｕ，ＹＡＮ Ｒｕ ｎ— ｓ ｈ ｅ ｎ ｇ
（ １ ９ ８ ４一） ， 女， 硕 士 工程 帅， 从 （ Ｅ ｎ ｖ ｉ ｒ ｏ ｎ ｍ ｅ ｎ ｔ ａ ｌ Ｐ ｒ ｏ ｔ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｏ ｆ Ｌ ｉ ｇ ｈ ｔ Ｉ ｎ ｄ ｕ ｓ ｔ ｒ ｙ ，Ｂ ｅ ｉ ｊ ｉ ｎ ｇ １ ０ ０ ０ ８ ９， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ） 研 究 生 ，
３ ６
文章编 号 ： １ ０ ０ ４ － ８ ７ ７ ４ （ ２ ０ １ ４ ） ０ １ － ０ ０ ３ ６ － ０ ３
工
业
锅
炉
２ ０ １ ４ 年第 １ 期（ 总第 １ ４ ３期）
热管技术在中低温 烟气 余热 回收中的应用
王 璐 ， 闫 润 生
（ 轻 工业 环境保 护研 究所 ， 北京 １ ０ ０ ０ ８ ９ ）
摘
要： 针对 由普 通燃烧炉排烟温度较 高引起 的热能浪 费问题 ， 提 出利用 热管式气气换热
事节 能 与 环 保 方 面 的工作。
器财 娴气余热进行 回收的方 案。结合某企业实 际情况 ， 针对两种具体方 案的参数进行 了计算及
比较 ， 选定对企业最有利的方案进行换热器设计及布置 ， 分析 了余 热 回收换 热器对系统 的影 响。 结果表明 ， 该企业采用热管式余热 回收技术后天然气 消耗 量可节 约 ２ ４ ％ ～２ ８ ％， 投资 回收期约
１ 一 管壳 ２ 一管芯 ３ 一蒸 汽腔 ４ 一 工 作 液
图 １ 热 管 示 意 图
本文将 热 管应用 于某 企业燃 烧 炉所产 生 的 中低
管壳是 由高导热 率 、 耐压 、 耐热应 力 的金属 材料 制造 的封 闭且 具有 较 高 真 空度 的管 状 容 器 ， 材 料 多 为不 锈 钢 、 铜、 铝、 镍等 ， 也 可 以用 贵 重金 属铌 、 钽 或 玻璃 、 陶瓷等 。管 芯是 一 种 紧 贴 管壳 内壁 的毛 细 结
为２ ． ７年 。由此可见 ， 该技术值得推广应 用。 关键 词 ： 热管 ； 中低 温废气 ； 余热回收
中图分类号 ： Ｔ Ｋ １ ７ ２ ． ４ 文献标识码 ： Ｂ
Ｏ 引 言
热管是 一种 在小 的温度 梯度 下就 能把 热量从 一 处传 递到 另一 处 的高效 传热 元 件 。１ ９ ４ ４年 ， 美 国 通用 发动 机公 司 的 Ｒ ． Ｓ Ｇ ａ ｕ ｇ ｌ ｅ ｒ 首 先 提 出热 管设 想 及概 ， １ ９ ６ ３年 ， 美 国洛斯 ・ 阿拉莫 斯 （ Ｌ ｏ ｓ Ａ ｌ ａ ｍ ｏ ｓ ） 国家 实 验 室 的 ｃ ． Ｍ． Ｇ ｒ ｏ ｖ ｅ ｒ独 立 发 明类 似 传 热 元
管” （ Ｈ ｅ ａ ｔ Ｐ ｉ ｐ ｅ ） 。 自此 以后 热 管 技 术 迅 猛 发 展 ， 目 前 已经被 广泛应 用 于宇航 、 冶金 、 石化 、 动力、 电子 和 建筑 等行业 ， 用 于进行 热 回收及 能源 的综 合利用 ， 取
得 了 良好 的经 济效益 和社会 效 益 ０ 。
温烟气的余热 回收系统中 ， 在对改进 系统进行设计
的基 础上 ， 分 析该 系统 的节 能 潜力 及 该 技 术 的应 用
前景 。
１ 热管及其原理
１ ． １ 热 管的基 本结构
构， 通常用多层金属丝网或纤维 、 布等以衬里形式紧 贴 内壁 以减小 接触 热 阻 ， 衬 里 也 可 由 多孔 陶瓷 或烧
系数 的 ２～ ５倍 。与 板 式 换热 器 和套 管 式换 热器 相 比， 采用 热 管式换 热 器 对 该企 业 中低 温废 气余 热 进 行 回收利用 ， 具有 占地 面 积 小 、 回收 效率 高 、 适 应 性
根封闭的金属管 （ 管壳 ） ， 内部空腔内有少量工作介
质（ 工 作液 ） 和 毛细结构 （ 管 芯或 吸液 管 ） ， 管 内的空 气 及 其他 杂物 必须 排 除 在 外 。从 传 热 状况 看 ， 热 管 沿轴 向可分 为蒸 发段 、 绝 热段 和冷凝 段三 部分 。
件， 并于 １ ９ ６ ４年发表论文正式命 名这种元件为“ 热
基金项 目： Ｊ Ｌ 京市科 学技术研 究 院萌 芽计划 ， 中央高校 基本 科研业务费 资助项 目（ Ｋ ５ ０ ５ １ ２ ０ ４ ０ ０ ５ ）
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节 能与 改造 ・
热管 技术 在 中低 温烟气余 热 回收 中的应用
３ ７
则被溶 解 的物 质将 积 累在 蒸 发段破 坏 毛细结 构 。
结 金属 构 成 。常 见 的毛 细 结构 ： 沟槽 式 、 网 目式 、 纤
热管具有极高的导热能力和优 良的等温特性 ， 常用 的热管由三部分组成 。如 图 １ 所示 ， 主体为一
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ３ — １ １
维式和烧结式 。热管 的工作 液要有较高 的汽化 潜
热、 导热 系数 ， 合适 的饱 和 压 力及 沸 点 ， 较 低 的粘 度 及 良好 的稳 定 性 ， 如水 、 氨、 甲醇 、 丙 酮和 Ｒ ２ １等 。 工 作液 除 了具 有较 大 的表面 张力 和润湿 毛细 结构 的 能 力外 ， 还不 能对 毛细 结构 和管 壁产 生溶解 作用 ， 否
强 的优 点 。
：
态下 充人适 量 工 质 （ 本 文采用工质为水 ， 后 文 均 以 水为 例 ） 。 当热 管 的蒸 发 端 受 热 时 ， 毛 细 芯 中 的液
Ａｐ ｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ Ｈｅ ａ ｔ Ｐｉ ｐ ｅ Ｔｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ｉ ｎ Ｗ ａ ｓ ｔ ｅ
Ｈｅ ａ ｔ Ｒｅ ｃ ｏ ｖ ｅ ｒ ｙ ｏ ｆ Ｌｏ ｗ Ｔｅ ｍｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ Ｅｘ ｈ ａ ｕ ｓ ｔ
第 一 作 者： Ｅ 璐 Ｗ ＡＮＧ Ｌ ｕ，ＹＡＮ Ｒｕ ｎ— ｓ ｈ ｅ ｎ ｇ
（ １ ９ ８ ４一） ， 女， 硕 士 工程 帅， 从 （ Ｅ ｎ ｖ ｉ ｒ ｏ ｎ ｍ ｅ ｎ ｔ ａ ｌ Ｐ ｒ ｏ ｔ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｏ ｆ Ｌ ｉ ｇ ｈ ｔ Ｉ ｎ ｄ ｕ ｓ ｔ ｒ ｙ ，Ｂ ｅ ｉ ｊ ｉ ｎ ｇ １ ０ ０ ０ ８ ９， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ） 研 究 生 ，
３ ６
文章编 号 ： １ ０ ０ ４ － ８ ７ ７ ４ （ ２ ０ １ ４ ） ０ １ － ０ ０ ３ ６ － ０ ３
工
业
锅
炉
２ ０ １ ４ 年第 １ 期（ 总第 １ ４ ３期）
热管技术在中低温 烟气 余热 回收中的应用
王 璐 ， 闫 润 生
（ 轻 工业 环境保 护研 究所 ， 北京 １ ０ ０ ０ ８ ９ ）
摘
要： 针对 由普 通燃烧炉排烟温度较 高引起 的热能浪 费问题 ， 提 出利用 热管式气气换热
事节 能 与 环 保 方 面 的工作。
器财 娴气余热进行 回收的方 案。结合某企业实 际情况 ， 针对两种具体方 案的参数进行 了计算及
比较 ， 选定对企业最有利的方案进行换热器设计及布置 ， 分析 了余 热 回收换 热器对系统 的影 响。 结果表明 ， 该企业采用热管式余热 回收技术后天然气 消耗 量可节 约 ２ ４ ％ ～２ ８ ％， 投资 回收期约
１ 一 管壳 ２ 一管芯 ３ 一蒸 汽腔 ４ 一 工 作 液
图 １ 热 管 示 意 图
本文将 热 管应用 于某 企业燃 烧 炉所产 生 的 中低
管壳是 由高导热 率 、 耐压 、 耐热应 力 的金属 材料 制造 的封 闭且 具有 较 高 真 空度 的管 状 容 器 ， 材 料 多 为不 锈 钢 、 铜、 铝、 镍等 ， 也 可 以用 贵 重金 属铌 、 钽 或 玻璃 、 陶瓷等 。管 芯是 一 种 紧 贴 管壳 内壁 的毛 细 结
为２ ． ７年 。由此可见 ， 该技术值得推广应 用。 关键 词 ： 热管 ； 中低 温废气 ； 余热回收
中图分类号 ： Ｔ Ｋ １ ７ ２ ． ４ 文献标识码 ： Ｂ
Ｏ 引 言
热管是 一种 在小 的温度 梯度 下就 能把 热量从 一 处传 递到 另一 处 的高效 传热 元 件 。１ ９ ４ ４年 ， 美 国 通用 发动 机公 司 的 Ｒ ． Ｓ Ｇ ａ ｕ ｇ ｌ ｅ ｒ 首 先 提 出热 管设 想 及概 ， １ ９ ６ ３年 ， 美 国洛斯 ・ 阿拉莫 斯 （ Ｌ ｏ ｓ Ａ ｌ ａ ｍ ｏ ｓ ） 国家 实 验 室 的 ｃ ． Ｍ． Ｇ ｒ ｏ ｖ ｅ ｒ独 立 发 明类 似 传 热 元
管” （ Ｈ ｅ ａ ｔ Ｐ ｉ ｐ ｅ ） 。 自此 以后 热 管 技 术 迅 猛 发 展 ， 目 前 已经被 广泛应 用 于宇航 、 冶金 、 石化 、 动力、 电子 和 建筑 等行业 ， 用 于进行 热 回收及 能源 的综 合利用 ， 取
得 了 良好 的经 济效益 和社会 效 益 ０ 。
温烟气的余热 回收系统中 ， 在对改进 系统进行设计
的基 础上 ， 分 析该 系统 的节 能 潜力 及 该 技 术 的应 用
前景 。
１ 热管及其原理
１ ． １ 热 管的基 本结构
构， 通常用多层金属丝网或纤维 、 布等以衬里形式紧 贴 内壁 以减小 接触 热 阻 ， 衬 里 也 可 由 多孔 陶瓷 或烧