分离式热管换热器
2.换热器介绍
适用 工况
型号 项目 序 号
B R K 3 0 5 0 0 × 7 0 0
BRK40
BRK-50
BRK-60
BRK70
BRK80
BRK-100
1
外型尺寸
500× 800
500×900
600×900
600× 1000
600× 1100
700×1200
2
工作 压力
热侧（MPa） 冷侧（MPa） 热侧（℃）
公称压 力
φ25×2 0.0044/ 0.0049 0.0082/ 0.0090 7.38/ 8.01 0.0138/ 0.0152 0.0063/ 0.0069 0.0188/ 0.0208 0.0088/ 0.0097 0.0374/ 0.0412 0.0173/ 0.0190 7.92/ 8.82 14.76/ 16.20 1.0 24.84/ 27.36 11.24/ 12.42 33.84/ 37.44 15.84/ 17.46 67.32/ 74.16 31.14/ 34.20 1.6 2.5 0.6 1.0 1.6 2.5 0.25 0.6
2
180
40/41.99
55/57.68
85/86.74
600
1
269
60/62.7
85/83.88
125/126.13
2
266
60/32.05
80/82.94
125/14.72
700
1
379
90/88.41
120/118.17
175/177.71
2
358
85/83.51
110/111.62
165/167.85
高炉大修施工方案
一铁厂1#高炉大修施工方案炼铁技改自制设备组施工部分一、工程简介：炼铁一厂1#高炉大修炼铁技改自制设备组需进行的施工项目包括高架料仓槽下部分、冲渣水处理部分和布袋除尘部分，主要施工内容为因设备长期生产使用产生磨损老化，进行更换，主要施工内容有：（一）布袋除尘部分：1、荒、净煤气管道ø530弯头更换，盲板阀增加补偿器，更换喷嘴；2、调压阀组更换，净煤气管道接DN1400盲板（TRT预留口）；3、布袋除尘荒，净煤气管道补偿器包裹；4、进热风炉段煤气管道检查更换。
（二）冲渣水处理部分：1、冲渣沟插板阀更换，钢渣沟更换3节；2、水渣池滤水管翻新，钢结构保护层翻新，池底滤水材料翻新。
（三）矿槽部分：1、返矿皮带机加长及杂矿改振动筛；2、矿焦主皮带机电动滚筒改减速机传动；3、返矿、返焦电液插板阀更换；4、中间斗溜槽修理。
二、施工地点：炼铁一厂1#高炉三、施工计划：根据本部门的人员配备和施工准备情况，本次1#高炉大修自制设备部分计划施工50天，准备于07年12月11日开工，于08年1月30日完工，劳动力计划维修工25名，小工10名。
四、工程所需机械、设备及主要工具：1渣池行车，2、汽车吊，3、叉车，4、中拖，5、拖拉机，6、平板车，7、电焊机，8、割刀，9、手拉葫芦，10、扳手，11、钢丝绳、卸扣等吊具，12、千斤顶，13、铁锹等。
五、施工内容和主要施工步骤：(一)布袋除尘及热风炉部分：1、待1#高炉停炉完毕，堵掉布袋除尘净煤气管道与煤气总管接口处的盲板，切断煤气。
2、将布袋除尘筒体和所有附属管道用N2进行吹扫，经化验合格后施工单位方可施工3、施工前将布袋除尘上的人孔全部打开，注意管道内部的氮气，不要站在人孔正对面或下风口，用大气经筒体和管道内残留N2进行置换。
4、在布袋除尘西侧叫架子工搭设脚手架，将荒净煤气管道上的Ø530弯头割下拆除，将车间预制好的新的Ø530弯头更换上去，电焊满焊，焊缝高度不低于10mm.5、请生产设备负责人对布袋除尘的盲板阀、补偿器等进行现场确认是否需要更换，将需要更换的拆下进行更换，如生产需要，则在DN500盲板阀和DN500碟阀之间增加一只DN500的补偿器。
第八章热质交换设备
能源动力
螺 旋 板 式 换 热
器
六、热管换热器
能源动力
典型热管的结构原理图
热管的传热六个同时发生而又互相关联的过程： 能源动力
1. 热量从热源通过壳壁和充 满液体工质的吸液芯传递 到液－汽分界面上；
2. 液体在蒸发段内的液－汽 分界面上蒸发；
U型管式换热器
能源动力
优点：
1、每根U形管均可自由膨胀而不受别的管和壳体的 约束，故弹性大、热补偿性能好；
2、管程流速高传热性能好、承压能力较强、结构紧 凑、管束可抽出便于安装检修和清洗等。
能源动力
缺点：制造较繁、管侧流阻较大、管内清洗 不便、中心部位管子不易更换、因最内层管 子弯曲半径不能太小限制了管板上排列的管 子数目等。
应用：壳间温差大，压力高。但管程流速受 允许压降限制较大，管内外介质要求无腐蚀 性和结垢性。
能源动力
K-type 热交换器
套管式换热器
能源动力
特点：结构紧凑、制作简单，纯逆流换热，传热温差 大，但流动阻力损失大，除垢困难，适用于换热量较 小的场合。
板式换热器
能源动力
板式换热器流程组合
能源动力
电脑散热用热管
能源动力
显卡热管散热器
能源动力
包括前散热器和后 散热器各一个，热 管一条，两款大型 的散热片，以及其 他配件。
能源动力
分离式热 管CPL
美国第五代CCPL
能源动力
分离式热管换热器 LHP
能源动力
分离式重力式热管换热器
能源动力
No Image
第三节 混合式换热器
能源动力
混合式换热器是依靠冷、热流体直接接触进行 传热的，冷热介质间没有固体传热面，也可称 为直接接触式换热器。
热管及热管换热器
这样即可以改变热流密度，
解决一些其他方法难以解决的 传热难题。
*热流方向可逆性——一根水平放置的有芯热管，由于其内部循环动
力是毛细力，因此任意一端受热就可做为蒸发段，而另一端向外散热就 成为冷凝段。此特点可用于宇宙飞船和人造卫星在空间的温度展平，也 可用于先放热后吸热的化学反应器及其他装置。
*热二极管与热开关性能——热管可做成热二极管或热开关，所谓热
热管内质量流、压力和温度分布
热管液汽分界面的形状
（a）管起动前的液—汽交界面 （b）热管工作时的液—汽交界面 （c）吸液芯内液—汽界面参数
热管工作过程动画
注意：热管中的水会
因为内部低压而在100℃ 以下就沸腾蒸发。
热量散失
水蒸汽流 水蒸汽冷凝
热量输入 液态水蒸发 液体由于重力 或吸附力回流
4 两相闭式热虹吸管——重力热管、热虹吸管
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。工作液体还应有较大的表面张力和 润湿毛细结构的能力，使毛细结构能对工作液作用并产生必须的毛细 力。工作液还不能对毛细结构和管壁产生溶解作用，否则被溶解的物 质将积累在蒸发段破坏毛细结构。
2.2 热管的三个区段的划分 * 根据热管外部热交换情况分：加热段、绝热段、冷却段 * 根据热管内部工质传热传质情况分：蒸发段、绝热段、冷 凝段
7 总结热管的重要特点
*高导热性——热管内部主要靠工作液体的汽、液相变传热，热阻很小，
因此具有很高的导热能力。与银、铜、铝等金属相比，单位重量的热管 可多传递几个数量级的热量。 当然，高导热性也是相对而言的，温差总是存在的，不可能违反热 力学第二定律，并且热管的传热能力受到各种因素的限制，存在着一些 传热极限。
一种新型热管装置应用在宾馆空调节能系统中的分析研究
文 章编 号 ： ０ ２ ３ ９ （ ０ １０ （ ） ０ ６ ２ １ ７ － ７ １２ １ ） ８ａ一０ ０ —０
带 简 要 介 绍 一 下分 离 式 热 管 的传 热 原 理 。 近 年 来 ， 离 式 热 管 换 热 器 凭 借 着 其 与 传 统 一 次 回风 再 热 式 空 调 系统 比 较 ， 分 可 使 冷 、 源 分 开 ， 距 离 传输 能 量 ， 不 热 管 热 交 换 器 回 热 的 一 次 回 风空 调 器 系统 热 远 且 需 外 加 动 力 ， 管 传 热 效 率 高 ， 构 简 单 ， 可 以 减 少 表 冷 器 的 冷 量 和节 省再 热 器 的再 １ 分离式 热管的传热原理 热 结 分 离 式 热 管的 结 构 如 图 １ 示 。 蒸 发 所 其 投 资 小 ， 耗 小 ， 设备 腐 蚀 和 环 境 污 染 小 热 量 【。 能 对 ５ 目前 ， 调 中应 用 的 热 管 形 式 以 圆 ］ 空 等 特 点 ， 电 厂 余 热 回收…、 硫 装 置ｔ 等 形 翅 片 和 螺 旋 形 翅 片 为 主 ， 是 这 种 结 构 段 和 冷 凝 段 是 分 开 的 ， 过 蒸 汽 上 升 管 和 在 脱 但 通 大 新 排 形 领 域 得 到 了应 用 ， 取 得 了较 好 的 收 益 。 并 东 有 着 阻 力 大 、 风 量 时 体 积 大 ， 、 风 管 液 体 下 降 管 连 通 起 来 ， 成 一 个 自然 循 环
纵 向翅 片分 离式热管应 用于 宾馆能量 回收进 行 了经济性 分析 ， 出纵 向翅 片热管应 用于 宾馆 空调热 回收 系统， 指 具有一 定的可行 性 。
关键词 ： 离式熟管 圃形翅 片 空调热回收 纵向翅 片 分 中 图分 类 号 ： Ｍ５ Ｔ １ 文 献标 识码 ： Ａ
脉动热管的应用
脉动热管用于空调系统排风余热(冷)回收初探 东华大学 韩洪达 杨洪海 尹世永 周亚素 甘长德 摘要：分析了现有热管换热器在空调系统排风余热回收中的应用特点及问题。对新型脉动热管应用于空调系统排风余热回收进行了初步试验,结果表明该新型装置可以启动运行,并回收热量,但效率较低,需要进一步改进结构。 关键词：脉动热管 空调系统 余热回收 可行性 在建筑物的空调负荷中,新风负荷一般占20%~30%[1]。利用排风中的余冷或余热来处理新风,可以减少处理新风所需的能量,提高空调系统的经济性。另一方面,室内空气质量(IAQ)也越来越受重视。使用排风热回收装置,可以在节能的同时增加室内的新风量,提高室内空气质量。随着《公共建筑节能设计标准》(GB 50189—2005)[2]的实施,回收空调系统排风能量成为了一种重要的建筑节能途径。 热管由于具有传热系数大、热传递速度快、温降小、结构简单和易控制等特点,近年来在空调余热回收系统中得到了广泛应用[3-11]。本文在分析现有热管换热器在空调系统排风余热回收中应用的特点及问题的基础上,介绍一种新型脉动热管,并对其在空调系统排风余热回收中的应用作了尝试性研究。 1·现有热管换热器在空调系统排风余热回收中的应用特点及问题分析 热管换热器有三种不同形式:重力式[3-4]、分离式[5-6]及毛细热管式[7-10]。 重力式热管换热器技术成熟,使用最为普遍。但是,重力式热管的工作原理要求冷凝段的安装位置必须高于蒸发段,适合于冷源在上、热源在下的场合。由于夏季室外新风温度高、室内排风温度低,而冬季情况正好相反,因此重力式热管换热器需要在冬夏两季都使用时,需随季节转换交替更换进、排风口相对于热管的位置,存在换季需换向的麻烦[11]。 分离式热管换热器是在重力式热管换热器基础上改进而成的。在空间布局上可根据需要灵活地布置热管的蒸发段和冷凝段,可实现远距离传输热量;冷、热源完全隔离,不存在相互污染,与重力式热管换热器相比具有更强的工程适应性。但是,分离式热管的工作原理仍然要求冷凝段的安装位置必须高于蒸发段。 毛细热管式换热器主要依靠吸液芯的毛细作用来传递热量,因而其布置形式比较灵活,既可以竖直安装,又可以水平安装。竖直安装时,冷凝段布置在蒸发段的上方或下方或一样高都不会影响其运行性能。但是,毛细热管式换热器具有结构复杂、成本较高的缺点,限制了其推广应用。 2·脉动热管技术及其特点分析 脉动热管作为热管家族的新成员,具有结构简单、传热性能好、能随意弯曲等优点,近年来得到了越来越广泛的研究,其应用领域不断扩大[12-17]。图1为脉动热管的结构示意图,它由一根细长的金属圆管(直径1~5 mm)弯曲而成。脉动热管的运行原理和传热特性与传统热管有很大的不同。由于其通道很细,在表面张力的作用下,通道中将随机形成许多长度不等的液塞和气塞,在热作用下,气、液塞在加热段和冷却段之间作一种不稳定的、方向随机的脉动流动,从而实现热传递。 脉动热管内部无需吸液芯材料,因而结构简单。更为可贵的是,对脉动热管的结构和设计参数进行优化后,其运行性能基本不受重力的影响,因此它可以在微(无)重力场、反重力场等场合下良好运行。这就意味着经过合理设计的脉动热管,可以按照现场需要灵活布置,既可以竖直安装(冷凝端布置在蒸发端的上方或下方),也可以水平安装,还可以任意弯曲形状以适应环境需要[12,14,18]。将它应用于空调系统的排风余热回收,既可保持现有重力式热管及分离式热管换热器的优点,还解决了这两种热管换热器换季需换向的问题。 3·脉动热管应用于空调系统排风余热回收的初步实验研究及结果分析 图2为笔者设计的脉动热管式空调排风余热回收装置实验台示意图。热回收装置外部尺寸540 mm×490 mm×240 mm,传热部分由若干组(每组含较多弯头)脉动热管组成,以R134a为工作介质,充液率为50%。作为初步实验,本文研究安装角度为10°且采用底部加热方式的装置的运行性能。实验在实验室内进行,人工模拟空调房间的进、排风温度条件。
首钢京唐5500m3高炉BSK顶燃式热风炉设计研究-炼铁技术炼钢技术
首钢京唐5500m3高炉BSK顶燃式热风炉设计研究张福明，梅丛华，银光字(北京首钢国际工程技术有限公司)摘要：介绍了首钢京唐钢铁厂5500m3高炉BSK顶燃式热风炉的设计创新。
优化集成了特大型顶燃式热风炉工艺；研究开发了助燃空气两级高温预热技术和顶燃式热风炉高效陶瓷燃烧器。
关键词：高炉；顶燃式热风炉；高风温；陶瓷燃烧器首钢京唐钢铁厂是中国在21世纪建设的具有国际先进水平的新一代钢铁厂。
钢铁厂建设2座5500m3高炉，年产生铁898．15万t／a。
这是中国首次建设5000m3以上的特大型高炉，在全面分析研究了国际5000m3以上的特大型高炉技术的基础上，积极推进自主创新，自主设计开发了无料钟炉顶设备、煤气全干法布袋除尘工艺、高炉高效长寿综合技术、顶燃式热风炉、螺旋法渣处理工艺等一系列具有重大创新的先进技术和工艺装备。
高风温是现代高炉炼铁的重要技术特征。
提高风温可以有效地降低燃料消耗，提高高炉能量利用效率。
设计中对改造型内燃式、外燃式、顶燃式3种结构形式的热风炉技术进行了研究分析，在首钢顶燃式热风炉技术和卡鲁金式顶燃式热风炉技术的基础上，综合2种技术的优势，设计开发了BSK(Beijing Shougang Kalugin)型顶燃式热风炉技术，将顶燃式热风炉技术首次应用在5000m3级特大型高炉。
1 热风炉工艺技术研究1．1 优化集成顶燃式热风炉工艺技术高炉设计中对当时世界上已建成投产的13座5000m3以上的特大型高炉工艺技术装备和生产运行状况进行了综合研究分析。
国内外4000m3级的大型高炉主要采用外燃式热风炉，仅有个别高炉采用内燃式热风炉；5000m3以上的特大型高炉全部采用外燃式热风炉；全世界4000m3以上的高炉尚无采用顶燃式热风炉的应用先例。
顶燃式热风炉将燃烧器置于拱顶部位，利用热风炉的拱顶空间进行燃烧，取消了独立设置的燃烧室，其结构对称、温度区间分明、热效率高、占地少，是一种高效节能长寿型热风炉，是热风炉技术的发展方向。
含高分压不凝性气体的蒸汽在倾斜管内的凝结换热
引 言
在很多化学和核工业以及制冷领域普遍存在 着 管 内含不凝 性 气 体 的蒸 汽受 迫 对 流凝 结 现 象 ， 而不凝气体的存在对整个换热的影响非常大。 自 从 Ｎ ｓ ｌｌ ｕｓ ｔ ｅ 【建立 了膜状凝结理论之后 ，不少学 者都致力 于这 方面 的研究 。Ｍ ｎｏ ｙｚ Ｓａ ｉ ｗｅ 和 ｐｒ ｋ － ｒ 【３ ｏ ２ 主要研究了平板和水平管外无限空间中的 ｗ． 凝 结 现象 ；Ｗａｇ和 Ｔ 【等 人建 立 了含 不凝气 体 ｎ ｕ４
Ｆｏ ａ ｄｃｎ ｅｓｔ ｎｏ ａ ｏ ｔ ｉｈｐ ｒｉｌ ｒｓｕ ｅ ｌｗ ｎ ｏ ｄ ｎａ ｏ ｆｖｐ ｒ ｈｈｇ ａ ｔ ｅｓ ｒ ｉ ａｐ
ｎｏ ｃ ｎ ｎ ａｂ ｅ ｇ ｓ ｉ ｎ ｎｃ ｎ ｄ ｕ ｎ－ ｏ ｄｅ ｓ ｌ ａ ｎ ａ ｉ ｌ ｅ ｔ ｂｅ ｉ
Ｗ ａ ｇ Ｌ ＬｉＨｏ ｇ ｉ ｇ ｎ ｉ ｎ ｙｎ
修 回 日期 ；０ ７－ ３－ ８ ２０ ０ ０ 王 立 （９ ６一 ） 教授／ １５ ， 博士生导 师 ；００ ３ 北京市 。 １０ ８
在 ２５ ．％时 ， 其凝结换热系数降低 ２ ％左右。在 ２ 工业实际过程中 ， 一般采用排除管内不凝气体来 提高热管的换热效率 。而这种方 法对 大系统而 言，会增加设备的投资成本 、同时也给设备的维 修带来 了很大的困难。所 以研究在不排管内不凝 气体的条件下提高设备换热效率具有非常重要的 理论和实际意义 ，但不排管内不凝气体涉及到许 多 亟待解 决 的 问题 ，如 冷 凝换 热 的机 理 和 效果 、 各种参数对换热的影响程度等，本文正是以此为
的蒸 汽在 竖直平 板上 的层 流膜状 凝结 理论 ，并得
行 了实验 研 究 ，得 出 了平 均 换 热 系数 ；郭 烈 锦 【等人 利 用 线 性 和非 线 性 两 种 方 法 对 圆 管 内 ８ 气 液 两相 流动 的界 面 不 稳 定 性进 行 了分 析研 究 ； Ｈ ｅ Ｃ ｅｎＮ 【 等 人 建 立 了 非 迭 代 的 凝 结 模 ｅ． ｈｏ ｏ９ 型 ，对 竖直 管 内含不凝 气 体 的蒸 汽凝 结进行 了研 究 ；Ｈ ｓ ｅ 【１ ａａ ｉ ｉ 等人对水平管内含不凝气体的蒸 ｎ ｎｏ 汽受迫对流做了实验和理论研究 ，得出了一系列
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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