分离式热管换热器

分离式热管换热器的工作原理是:首先热流体在蒸发段受热上升，经汽导管在冷凝段放热冷凝;冷凝液靠重力经液导管回流到蒸发段;在冷凝段下联箱上装有不凝结气体分离管，上面装有排气阀，可以随时排除不凝气体;凝结液的回流驱动力是凝结段高位布置造成的液位差。其主要的优点是:(1 )对换热装置大型化的适应性好;(2)能实现冷、热两流体远程换热;(3)冷、热流体可以完全隔离;(4)可以实现一种流体和多种流体之间的换热;(5)可以方便地实现顺、逆混合布置;(6)加热、冷却段传热面积比例可以大幅度调整。经过双辽发电站的运行，对200 MW的锅炉机组每小时可以3.0X104 MJ的能量，取得了比较明显的经济效益和社会效益.

一、分离式热管的工作原理

分离式热管的结构及工作原理见图1，其蒸发段和冷凝段分开成两部份.每一部份是由多根单管形成的管组，通过上下汇集管连通组合而成.蒸发段和冷凝段又通过蒸汽上升管和液体下降管连接起来，在冷凝段布置了不凝性气体聚集管和排气阀门，在蒸发段又布置了排液阀. 工作时，在组件内加入一定量的工作介质.这些介质聚集在蒸发段，当蒸发段受热后，工作介质蒸发，汽压升高，蒸汽通过各单管汇集于汇集管内，再通过蒸汽上升管进入冷凝段的上汇集管分配到各单管中去.在冷凝段蒸汽放热凝结成液体，在重力作用下，通过下汇集管及液体下降管回到蒸发段.如此往复.循环进行.

分离式热管中冷凝段的布置须高于蒸发段.在正常稳定工作过程下，液体下降管与蒸发段液面会形成一定的液位差Hs.该液位差是用以平衡燕汽流动和液体流动压力损失的，同时也是保证系统能正常运行时蒸发段与冷凝段间的最低位置差.其液体回流的驱动力也正是由这个液位差所提供的，不需要外加动力.

在冷凝段布置的不凝性气体聚集管和排气阀是用于在热管初始启动时将不凝性气体汇集于聚集管中，而后打开排气阀排出，再将排气阀封闭.这样分离式热管便与普通热管一样具有一定的真空度了.

由此可见，分离式热管具有热管的基本特性一一相变传热;两相流动:自动循环;具有一定的真空度，可低温下启动.但它又具有许多整体式热管无法具备的优点:

(1)蒸汽和冷凝液体是同向流动且又是分管而行，不存在携带传热极限.

(2)它的真空度是通过排放不凝性气体而获得的，不需要抽真空.

(3)可以解决远距离的冷、热流体间的换热.

(4)冷、热流体的分箱结构可防止其间的相互泄漏.

(5)可实现多种流体间的换热，一种热流体可加热两种或两种以上的冷流体;或多种热流体同时加热一种冷流体。

(6)可以很方便地解决热管换热器经常遇到的安全性问题和露点腐蚀的问题。

(7)布置比较灵活，制作简单.

从80年代初期以来，这种新型的热管换热器己在我国和日本用于炼铁和化工行业的余热回收了。

在分离式热管中如果设计参数选择不当，便会出现干枯传热极限，这是分离式热管最常遇到的传热极限.而其最直接影响的因素是工作介质的填充量一一充液率.其他可能出现的传热极限为声速限和烧毁限.

分离式热管换热器中管束的排列方式一般都采用顺排，即矩形排列，这会使传热系数有所下降(约为叉排的30%)，但流体通过换热器的压降会有较大的下降，并且还便于使用吹灰器清灰。试验证明，矩形排列型式，当标准迎面风速为2~3 m/s时，其压力降为每排12一20Pa。

安装高度H的计算:H＞Hs+Hm