热管在化工中应用
换热器在石油化工行业中的应用及维护
换热器在石油化工行业中的应用及维护摘要:石油化工生产往往涉及诸多工艺的应用，在生产过程中需要进行不同形式的换热，这一流程则需要借助换热器的作用完成。
因此，换热器在石油化工生产过程中有着至关重要的作用，并且换热器的稳定运行在较大程度上影响着石油化工企业的生产效益。
基于此，文章主要对换热器在石油化工行业中的应用及其相关进行了分析、探讨，希望能够为相关企业提供有益参考。
关键词：换热器；石油化工生产；应用；维护前言在石油化工生产过程中，换热器的运行质量会对其生产效益产生直接影响。
换热器担负则设备升温、降温、预冷、预热等重要作用，确保流体、介质的稳定达到化工生产需求。
在实际应用过程中，换热器主要可以分为间壁式、混合式、蓄热式三种类型。
不同的生产企业需要结合实际生产选择合适的换热器。
一、化工生产过程中常用换热器分析（一）管壳式换热器管壳式换热器是一种主要依靠螺旋管进行热量传递的换热器，具备体积小、坚固耐用等优势，但是由于空间布局过于紧凑而存在换热效率不高的缺点，限制了其使用范围。
对此，需要结合实际应用，从缩小散热管直径、壁厚，以及优化散热管布局结构等方式，降低不利影响，拓展内部空间，降低能源损耗，提高换热效率。
（二）板式换热器板式换热器是典型的间壁换热器，主要包括焊接式与可拆式，具备较为明显的代表性，应用范围也较为广泛。
这种换热器主要是利用波纹状薄板进行热量交换。
其中，焊接式换热器的使用成本较低，重量下，且传热性能较为理想，但是容易出现结垢现象。
可拆式换热器使用橡胶垫密封，因此不适用于高温高压的生产环境。
.（三）板翅式换热器这也是在石油化工生产过程中应用较为广泛的换热器，主要是利用隔板、翅片进行两次换热，传热效率较高。
板翅式换热器具有结构紧凑的特点，由许多薄板组成，通过堆叠和焊接形成换热单元。
这种紧凑的结构使得板翅式换热器在占地面积有限的场合下能够实现更大的传热面积。
此外，板翅式换热器由于采用了轻量化的材料和构造，整体质量较小，便于安装、维护和运输。
热管的结构原理及应用实例
热管的结构原理及应用实例1. 热管的结构原理热管是一种高效的热传导设备。
它由管壳、薄壁管和工作介质组成。
薄壁管内充满了工作介质，通常是液体。
热管的结构原理基于两种热传导：液体的对流传热和汽化再凝结传热。
下面是热管的结构原理的详细说明：•管壳：热管的外壳，通常由金属材料制成。
它用于保护热管的内部结构，并提供机械支撑。
•薄壁管：薄壁管是热管的核心组件。
它通常由高导热金属材料制成，如铜或铝。
薄壁管内部充满了工作介质。
•工作介质：工作介质是热传导的介质，通常是液体。
热管内部的工作介质根据工作温度范围的不同可以选择不同种类的液体，如水、乙醇或铵盐。
工作介质在热管内部发生汽化和凝结的过程，从而实现热能的传递。
•液体对流传热：当热源加热薄壁管的某一部分时，工作介质在该部分蒸发，蒸汽向更冷的部分运动。
蒸汽在较冷的区域发生冷凝，释放出热量。
这种液体对流传热的循环过程实现了热能的传递。
•汽化再凝结传热：在热管的工作过程中，工作介质在薄壁管内交替发生汽化和凝结过程。
薄壁管的内壁具有很好的热传导性能，从而使得工作介质的汽化和凝结过程更加高效。
2. 热管的应用实例热管作为一种高效的热传导设备，在各个领域得到了广泛的应用。
以下是一些常见的热管应用实例：•电子散热：热管可以应用于电子设备的散热。
在电子设备中，高功率元件会产生大量的热量。
通过将热管与散热器结合使用，可以有效地将热量从元件传递到散热器，并通过散热器的散热表面将热量散发出去，从而实现电子设备的散热。
•空调系统：热管也可以应用于空调系统中的热能传递。
通过将热管放置在蒸发器和冷凝器之间，可以实现制冷剂的传递和热能的传导，从而提高空调系统的效率。
•光电设备：热管可以应用于光电设备的冷却。
在高功率光电设备中，发热是一个常见的问题。
通过将热管与光电设备连接，可以及时地将发热部件的热量传递到冷却系统，从而保证设备的稳定运行。
•太阳能应用：热管可以应用于太阳能集热器中。
在太阳能集热器中，热管将太阳能转化为热能，并通过传导将热能传递到储热系统或热水器中，实现太阳能的利用。
热管式空气预热器
热管式空气预热器热管是一种高效的传热元件，早在上世纪40年代热管的概念就已提出，直到60年代，由于宇宙航行的需要，热管才在宇航技术中得以应用。
此后发展很快，70年代热管就已广泛应用于电子、机械、石油、化工等行业。
从那时起，国内石油化工管式炉、锅炉上就开始使用热管式空气预热器来回收烟气余热，并迅速得到推广，到目前为止估计已有数百台在运行中。
它与管式和回转式等其他空气预热器相比，具有体积小、质量轻、效率高、不易受低温露点腐蚀等优点，这也就是它被迅速推广和应用的原因。
1、热管1)热管的工作原理和分类热管是一根两端密封，内部抽真空并充有工质的管子。
其一端(热端)被加热时，工质吸热蒸发并流向另一端(冷端)，在那里将热量释放给管外的冷介质而冷凝，冷凝液流回热端，再吸热蒸发，如此循环，完成热量传递。
由于汽化潜热大，所以在极小的温差下就能把大量的热量从管子的一端传至另一端。
图1 热管工作原理示意图,a,重力式热管,热虹吸管,(b)毛细力热管,吸液芯热管,热管种类繁多，可按工质回流原理，工作温度、形状或工质等来分类。
按冷凝液回流原理来分主要有重力式(热虹吸式)热管和毛细力式(吸液芯式)热管两种。
故名思义，重力式热管的冷凝液靠重力回流，因此只能垂直安装或倾斜安装，热端在下，冷端在上。
毛细力式热管热端吸液芯中的工质吸热蒸发时，蒸发压力大于冷端，由此压差将蒸汽从蒸发段驱送至冷端，而冷凝液靠毛细压力送回蒸发段，以补充蒸发消耗了的工质。
因此其安装位置不受限制，甚至可与重力式热管相反，即热端在上，冷端在下也照样运行。
图1表示了这两种热管的工作原理。
此外，还有依靠静电体积力使工质回流的电流体动力热管;依靠磁体积力使工质回流的磁流体动力热管;依靠渗透膜两侧工质的浓度差进行渗透使工质回流的渗透热管;靠离心力分力回流的旋转式热管等等。
按工作温度可分为五类:(1)超低温热管，工作温度低于-200?;(2)低温热管，工作温度-200?50?;(3)常温热管，工作温度50?250?;(4)中温热管，工作温度250?600?;(5)高温热管，工作温度高于600?。
电热管用途
电热管用途
电热管是一种将电能转化为热能的设备，通常由金属管、电阻丝和绝缘材料组成。
它的主要用途包括但不限于以下几个方面：
1. 加热液体：电热管常用于加热水、油、化学溶液等液体。
它可以用于热水器、热水壶、咖啡机、水族箱加热器等设备中，提供所需的热量。
2. 工业加热：在工业生产中，电热管可用于加热各种材料和工艺过程。
例如，它可以用于塑料加工、橡胶硫化、油漆固化、金属熔炼等领域，提供精确的温度控制。
3. 家用电器：电热管广泛应用于家用电器中，如电熨斗、电吹风、烤箱、取暖器等。
它们提供了方便、快捷的加热功能，满足人们日常生活的需求。
4. 暖通空调：在暖通空调系统中，电热管可用于加热空气或水。
它可以用于暖风设备、地暖系统、空气处理单元等，提供舒适的室内温度。
5. 实验室设备：电热管在实验室中也有应用，例如用于加热实验溶液、培养箱、烘箱等设备。
它能够提供精确的温度控制，满足实验要求。
6. 农业和园艺：电热管可用于农业和园艺领域，如温室加热、动物养殖场的取暖、植物生长灯等。
它为农作物和动物提供了适宜的生长环境。
总之，电热管具有广泛的用途，能够在各个领域提供可靠的加热功能。
它的优点包括高效能、易于控制、安装方便等，使其成为许多设备和应用中不可或缺的一部分。
热管
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3.热管的基本工作
热管由管壳、吸液芯和端盖组 成，将管内抽成1.3×10-1-10-4Pa 的负压后充以适量的工作液体 ，使紧贴管内壁的吸液芯毛细 多孔材料中充满液体后加以密 封。管的一端为蒸发段(加热段) ，另一端为冷凝段(冷却段)，根 据应用需要在两段中间可布置 绝热段。当热管的一端受热时 毛纫芯中的液体蒸发汽化，蒸 汽在微小的压差下流向另一端 放出热量凝结成液体，液体再 沿多孔材料靠毛细力的作用流 回蒸发段。
热管电机
密闭电气柜散热
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5.6热管应用于电子元件及微型组件的散热
对于电子元件或部件进行热控制是电子设备向前发展的重 要问题，近年来，由于技术的进步电子设备向大功率，紧 凑化方向发展，因此，单位体积内产生的热量增长很快， 与此同时，有效的散热面积却相应的缩小，从而使散热问 题更为突出。
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上图分别为计算机显卡的热管散热产品，以及大功率电脑芯片的热管散热器， 它们形态各异，但是所完成的功能是一样的，而且都有散热能力大，重量轻， 尺寸小等优点。
即便采用低转速、低风量电机，同样可以得到满意效
果，使得困扰风冷散热的噪音问题得到良好解决，开 辟了散热行业新天地。
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5 .1热管式换热器
从外型上看热管换热器的管束与普通空气散热器的管束相 类似，但两者的根本区别是，热管式换热器的冷热流体全 部在管外流动，每根热管可以看成一个独立的换热单元， 中间由隔板隔开，通过热管内部的工质的蒸发（或沸腾） —冷凝来传递热量
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空调用热管换热器原理
空调用热管换热器运行
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5.3热管余热回收装置的性能特点
安全可靠性高
常规的换热设备一般都是间壁换热，冷热流体分别在器壁的两侧流过，如管壁或器壁有 泄露，则将造成停产损失。热管余热回收器则是二次间壁换热，即热流要通过热管的蒸 发段管壁和冷凝段管壁才能传到泠流体
热管在工业中的应用
1热管在工业中的应用——使用热管进行余热回收上、下行热管蒸汽发生器上置式热管余热锅炉性能特点应用范围广——适用于气-气（汽），气液或液-液等等多介质间热交换；换热效率高——热管换热器当量传热系数K比列管式换热器要提高5～10倍，换热效率高；流动阻力小——两种介质均在管外流动，流程短且介质流动方向与散热片方向一致，降低了流动阻力；结构简单紧凑——由加肋片的热管制成的换热器结构紧凑，设备体积小，质量轻，节省钢材和安装空间；不易产生露点腐蚀——可通过调节冷热介质间的换热面积比来调节热管表面温度，避免发生露点腐蚀和低温腐蚀；不易结垢、阻塞——设计时可将介质流速调整到自清灰以上，并调整热管的安装位置即可达到自清灰的目的，且结灰后便于清理；良好的可拆卸性——热管间彼此独立工作，并可与设备使用法兰连接，适于分别拆卸和单独更换；使用寿命高——热管使用寿命在10年以上，单根热管破坏，不影响整体运行，保证设备长期稳定运行；维护费用低——无需传动部件，设备正常操作期间不需维护。
适用范围化工及石油化工合成氨工业——上、下行煤气余热回收流程；吹风气燃烧气余热回收流程；一段转化炉空气预热器；变换工段气-气换热器；二段转化炉高温高压蒸汽发生器；绝热化学反应器级间热管换热器及其它换热、余热回收设备。
硫酸工业——沸腾焙烧炉沸腾层内的余热回收；沸腾焙烧炉矿渣余热回收；SO2炉气余热回收；SO3气体冷却器；热管SO2转化器；热管开工预热器及其它换热、余热回收设备。
盐酸、硝酸工业——盐酸炉余热回收；氨氧化炉热管蒸汽发生器及其它换热、余热回收设备。
石油化工——热管裂解炉；热管乙苯脱氢反应器；环己醇脱氢化学反应器；热管氧化反应器；催化裂化再生取热器；热管化学反应釜；苯酐热熔冷凝箱；加热炉余热回收及其它换热、余热回收设备。
建材及轻纺工业高岭土喷雾干燥热风炉；十二醇硫酸钠喷雾干燥热风炉；玻璃窑炉的余热回收；水泥工业中窑尾冷却机的余热利用及窑尾废气的余热利用；纺织工业中热定型机、沙浆机烘干机等余23热回收设备。
化工工艺中常见的节能降耗措施
化工工艺中常见的节能降耗措施摘要：在生产化工产品的过程中，产生大量的污水和有害气体。
这些工业废水和气体对环境的污染能力非常强大。
与此同时，在化工产品中，还存在着很多的危险物品，这些危险物品很容易产生安全隐患。
所以，要想减少化工产品的安全隐患，还要防止化工企业生产过程中产生的工业废水和气体对环境造成污染，完善化工工艺的设计，并对工业废水和有害气体等物质展开有效的处理，这样才能保证化工产品的质量，还可以达到节能环保的目的。
在此基础上，本文对化工过程节能降耗技术的应用意义、化工过程设计中存在的安全问题和应用措施等方面展开了详细的分析和探讨。
关键词：化工工艺；节能降耗；措施研究1.化工工艺节能降耗的重要性1.1.对企业降低生产成本有利近几年，伴随着生产力水平的持续提升，能源的消耗量也在逐步增加，这就造成了化工企业在生产过程中所需要的各类能源一天比一天紧缺，使得其采购成本比以前要高很多，这就使得化工企业的资本投资一年比一年增加，这对控制生产成本是不利的。
因此，对化工企业来说，在其生产过程中，合理地降低能耗的重要性是不言而喻的，这样不仅可以减少其资本的投资，还可以为其创造更多的经济效益，更有利于企业的发展。
1.2.有利于达到节能减排的目的在化工企业的生产过程中，一般都会产生工业废气和工业固体废弃物。
但是，工业废气的排放、工业固体废弃物的堆置和处理，对周边的生态环境造成了很大的影响，这对环境的保护是不利的。
而如果实现了化工工业的节能降耗，就可以有效地降低这些工业废气的排放，并对工业固体废弃物进行处理，这对环境保护是有利的。
2.化工工艺生产中能量消耗问题从化工过程生产的工作特点来看，对生产效率有着很高的要求，要提高生产效率，必须在节能上再上一个台阶。
但现在，许多化工企业并没有注意到这一点，造成了能源的浪费和浪费。
事实上，任何一种化学产品上市，都必须满足一定的技术要求和性能要求，而且目前化学工业中的新技术运用得比较多，这就很容易导致能源消耗过大。
热管换热器工作原理及特点-概述说明以及解释
热管换热器工作原理及特点-概述说明以及解释1.引言1.1 概述热管换热器是一种高效换热设备，利用热管作为传热介质，通过在换热器内部的传热管路中进行传热工作，实现热量的传递和换热。
热管换热器具有结构简单、能耗低、换热效率高等特点，在工程领域得到了广泛的应用。
本文将重点介绍热管换热器的工作原理、特点以及在工程应用中的优势，希望通过深入的研究和分析，能为读者提供更加全面和深入的了解，为今后热管换热器在工程实践中的应用提供借鉴和参考。
1.2 文章结构本文将首先介绍热管换热器的工作原理，包括其基本工作原理和传热过程，以帮助读者深入了解热管换热器的工作机制。
接着，我们将探讨热管换热器的特点，包括其高效换热、结构简单等优势，以便读者对热管换热器在工程中的应用有更全面的认识。
最后，我们将重点讨论热管换热器在工程应用中的优势，以展示其在实际工程中的重要性和价值。
通过对热管换热器的原理、特点和应用优势进行全面介绍，本文旨在帮助读者深入理解和应用热管换热器技术。
1.3 目的：本文旨在深入介绍热管换热器的工作原理及特点，探讨其在工程应用中的优势。
通过对热管换热器的全面解析，旨在帮助读者全面了解该换热器的优点和适用领域，为工程实践提供参考和指导。
同时，通过对热管换热器未来发展前景的展望，进一步探讨该技术在换热领域的潜力和发展方向。
希望本文能为读者提供一份全面且深入的研究参考，促进热管换热器技术的不断创新与发展。
2.正文2.1 热管换热器的工作原理热管换热器是一种利用热管换热原理实现热量转移的换热设备。
其工作原理是通过热管内介质的相变过程来实现热量的传递。
热管换热器主要包括蒸发段和冷凝段两部分。
在蒸发段，工作介质（如液态水）受热后蒸发成为蒸汽，蒸汽通过热管的热传递作用被传输到冷凝段。
在冷凝段，蒸汽失去热量后冷凝成为液态介质，释放出的热量再次通过热管传递到冷却介质。
通过这样的过程，热管换热器实现了热量的高效传递，并具有一定的节能效果。
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热棒在阿拉斯加输油管线应用
• 从北冰洋起横穿阿拉斯加至太平洋的阿拉斯加 输油管线工程, 是利用热桩解决多年冻土地区桩 基础问题最成功的典范。管线全长1 284 公里 , 使用了112 000 根热棒。运行状态的测试结果 表明: 安装热棒后, 输油管线支撑排架桩柱壁面 和6 m 深处冻土温度迅速下降, 保证了桩基的 承载力, 成功地防止了冻拔的危害。热棒在阿拉 斯加输油管线工程中的应用使热桩技术在设计、 施工及其后续的养护、使用寿命监测方面向前 迈进了一大步, 也极大地推动了热桩在其他国家 多年冻土地区的应用和相关研究。
• 将大量热量通过极小的截面积实现远距离
快速传输而无需外加动力，从而实现了高效、 节能、低耗的目的。经测试，其传热速度可达 ８０－１００厘米／秒，是银、铜、铝等良导 体的数百倍； • 对直径为12.5mm,长度为 300mm的热管,与 尺寸相同的铜棒相比,当从一端向另一端传导 的热流量均为100W 时,热管的温差只有1-2 ℃ ,而铜棒两端的温差大600 ℃左右.这说明 热管的导热能力相当于铜棒的数百倍.
也可通过热管来均衡机床的温度场，减少 机床的热变形，提高机床的加工精度。
热管在化工中应用
3.热流方向可逆
热管的蒸发段和凝结段内部结构并无不 同，因此当一根有芯热管水平放置或处于失 重状态时，任何一端受热，则该端成为加热 段，另外一端向外散热就成为冷却端。若要 改变热流方向，无需变更热管的位置。热管 的这种热流方向的可逆性为某种特殊场合的 应用提供了方便，如果用于某些需先放热后 吸热的化学反应，或用于室内的空调。
加热段：热源向热管传输热量的区段。 绝热段：外界对热管没有热量交换的区段，
这一段并不是所有热管都有的。 冷却段：热管向冷源放出热量的区段，亦
即为热管本身受到冷却的区段。
热管在化工中应用
从热管内部工质的传热情况来看，热管也可 分为三个区段： 蒸发段：它对应于外部的加热段。在这一段 中，工作液体吸收热量而蒸发成热气，蒸汽 进入热管内腔，并向冷却段流动。 输送段：它对应与外部的绝缘段。在这一段 中，既没有与外部的热交换，也没有液汽之 间的相变，只有蒸汽和液体的流动。 凝结段：它对应与外部的冷却段。蒸汽在这 个区域凝结成液体，并把热量传给冷源。
热管在化工中应用
热棒技术
• 神奇的“热棒”实验。一杯热水，插入一 根细细长长的铜棒，瞬间就热得烫手。这是具 有单向导热性能的铜棒，传热速度是一般铜棒 的1万倍。
• 青藏铁路正式通车，拥有国家发明专利的 近万根“热棒”，就绵延在30多公里实验区， 确保了青藏铁路顺利通车，破解了青藏高原冻 土“魔咒”。
应用在航天技术、电子电器、能源动力、运
输、化工、轻工、冶金等领域。
热管在化工中应用
【原理结构】
热管结构如图 所示，是由管壳、管 芯（用于冷凝液回流） 和工质组成的真空封 闭系统。
热管在化工中应用
热管在化工中应用
热管技术及应用(制造工艺)
热管在化工中应用
重力热管的制作和工作原理：封闭的管内 先抽真空，使内压达到1.3×10-3～1.3×10-4Pa 左右，在此状态下充入少量介质（管内容积的十 分之一左右）。热管下部的蒸发端被加热后，液 体因吸收热量而汽化为蒸汽。在微小压差作用下 蒸汽流向热管上部的冷凝端，并向外界释放出热 量后凝结成液体。该液体在重力作用下沿热管内 壁回流到蒸发端，并再次吸热汽化，此过程无限 循环完成传热。由于是相变传热，因此热管热阻 很小，其传热效率很高。另外由于管内工质处于 饱和状态，（汽液平衡共存时的压力为液体的饱和蒸汽 压）因此热管几乎是在等温下传递热量。
热管在化工中应用
热管特点
蒸发段和凝结段具有相同的内部结构， 外界环境的热状态变化时，蒸发、凝结 两个工作段完全可以交换，因此这两种 结构的热管其传热方向在不同工况下是 可逆的。
热管在化工中应用
热管的特性
1.极好的导热性能
热管利用了两个换热能力极强的相变传 热过程（蒸发和凝结）和一个阻力极小的流 动过程，因而具有极好的导热性能。相变传 热只需要极小的温差，而传递的是潜热。
热管是一种利用工质相变进行热量传递的高效传热器 件，其传热效率和输热能力是一般传热器件的100～ 1000倍，被誉为热的“超导体”。
热管技术是近年发展起来的一种新型热传导元件。它
打破了传统的以水为介质的传热方式，可将大量热量 通过极小的截面积实现远距离快速传输而无需 外加动力，从而实现了高效、节能、低耗的目的。
热管在化工中应用
热管的基本特性是：
• 1. 相变传热，极高的传热效率；热阻 极小，当量导热系数极高；
• 2. 灵活多变的结构形式及型体尺寸； 蒸发端和冷凝端可以分隔很远；
• 3. 具有很好的等温表面；输入输出的 热流密度可以变化。
热管在化工中应用
从热管与外界的换热情况来看，将热管分 成三个区段：
热管在化工中应用
3.热流方向可逆
在冬天换气时，热管式空调器通过热 管利用排出室外的热空气加热从室外吸入 的新鲜冷空气； 由于热管传热方向的可逆性，夏天吸入 的新鲜空气又被排往室外的冷空气冷却。 同一种设备两种用途，起到自动适应环 境变化的目的。而重力热管则无此性能。
热管在化工中应用
4 优良的传热效果
热管技术及其在石 油化工行业中应用
过程装备新技术之一
热管在化工中应用
此讲座目的
• 一种先进的传热技术、节能技术，拓 宽学生知识面。
（做学问如挖井，覆盖面与深度的关系）• 一种理论与实践有紧密联系技术。 • 一种与工程实际密切相关的技术，提
高学生的工程意识。
热管在化工中应用
热管技术是1963年美国 LosAlamos国家实验室的 G.M.Grover发明的传热元件. 热管技术可以说是传热技术的一次革命，属于开拓性 技术、开创性技术、原创性技术。
一般潜热传递的热量比显热传递的热量 大几个数量级。因此在极小的温差下热管可 以传输极大的热量。
热管在化工中应用
2.良好的均温性
热管内腔的蒸汽处于汽液两相共存状态， 是饱和蒸汽。此饱和蒸汽从蒸发段流向凝结
段所产生的压降甚微，这就使热管具有良好 的均温性。(热管技术所应用的设备上温度均衡)
热管的均温性已在均温炉和宇航飞行器中得到了应用;
热管在化工中应用
热管技术
•
热管是空间技术发展的产物，三十多年
来，随着热管技术研究的不断成熟和深入，
其应用也从空间扩展到地面，越来越广泛的
应用于工业、民用、国防等各个领域 (南化热管
项目合同平均每年1个亿，培养了多名博士、硕士)。
用热管制成的换热器结构紧凑、体积小、
重量轻、传热温差小、使用寿命长，已广泛