簡介
在當前和今後相當長的時期內,節約能源是一個甚為重要的問題。提高廢氣中熱量回收效率也是節能手段之一,特別從中低溫(350℃以下)含塵廢氣中回收低品位的熱量,經濟上合理,但是要有高效的熱交換設備,而旋轉式熱管交換器應運而生。
旋轉式熱管換熱器,包括換熱器殼體和設定在殼 體內的熱管換熱裝置。熱管換熱裝置由轉軸、滾筒、 熱管和風葉組成。轉軸設定在滾筒的軸心線上,熱管 以輻射狀穿過滾筒壁,並與滾筒壁焊固連線,其下端 焊固在轉軸上。滾筒將換熱器殼體分隔成煙氣室和 空氣室,風葉設定在煙氣室內,其下端焊固在滾筒 上。旋轉式熱管換熱器,由於風葉在煙氣室內旋轉,因此可 以省去引風機,熱管旋轉產生的離心力,能保持工質 的良好循環效果。因此餘熱回收效果好,可以廣泛應 用於小型工業和民用鍋爐上。
種類與結構
種類
旋轉式熱管換熱器的種類,按用途有如下二類;
(1)氣一氣型
用冷空氣回收廢氣中的熱量,獲得熱空氣。
(2)氣一蒸汽型
在熱管一端噴淋水或低沸點有機溶媒,製成燕汽,作為熱源或透平發電機的動力。
氣一氣型的一類按其旋轉軸的位置分為水平型和垂直型二種。
結構
熱管以環狀形式配置在圓形管板上,管板連線驅動轉軸,使換熱器旋轉,廢熱側和回收側的流體借管板分隔在各自的筒內形成流路,不致混合。圖中所示為並流式熱交換,熱的廢氣和冷的空氣各自流入熱管管束的中心,向管束周圍流出,此種設計,氣流壓降較小,如果反之,流體從管束四周流向中心,壓降增加,一般均採用並流換熱。
熱管穿過旋轉的內筒,熱管的中心軸與旋轉軸相互垂直,近旋轉軸的一端為凝縮段,另一端為燕發段,當旋轉時,熱管的軸向發生離心力,使熱管內凝縮的工作介質回流到燕發段,熱管內壁沒有吸液芯是光滑的,有利輸送大量熱量。內筒的轉數為100〔轉/分〕。
熱管廢熱側的翅片製成特殊形狀,在離心力作用下,容易將附著的油和灰甩掉。
熱管也以環狀形式配置在圓形管板上,而回收側是由耐壓結構的圓筒蒸汽室組成。如向回收側噴水,產生一定壓力的蒸汽,從驅動軸排出,當然噴射的介質不僅是水,也適用於需濃縮的工藝液體或冷媒,用途甚廣。此外,如在燕汽室導入排放的蒸汽,用作冷凝器,他側就可獲得熱風。
密封問題
氣一氣型結構的廢熱側和回收側的兩流體間的密封面積較大,但多數情況下兩流體間的壓力差比較小,則離心式液體密封辦法相當適宜,表示離心式液體密封的極限密封壓力差與換熱器旋轉數的關係。如以水為液體密封液,壓力差0.5〔米水柱)以下的密封結構簡單,容易實施。
徑向旋轉的另一種氣一氣型換熱器,倘若不允許廢氣和被加熱氣流間的混合,也可套用液體密封措施。
如果允許少量氣體泄漏,可採用接觸式密封機構,此種情況,被加熱的空氣壓力應稍高於廢氣的壓力,防止廢氣混入空氣中。
傳熱性能
熱管內部的工作液體因為熱管的旋轉作用,發生偏流,從而惡化熱管內部的傳熱性能,特別是工作液體的蒸發過程。
熱管旋轉時,管內的徑向呈現溫度差,此徑向溫度差可看作工作液體偏流的影響程度,內壁平滑的熱管引起大的溫度差。
內壁溝槽式的熱管具有大幅度抑制溫度差的特性,另外,熱管的凝縮段不受旋轉的影響,表示熱管內部的給熱係數。
通常熱管換熱器的設計,往往受每根熱管傳熱率的制約,而旋轉的熱管能增加最大熱通量,即使是平滑管壁熱管也能隨著旋轉數的增加而提高,溝槽管壁的熱管增加得越加顯著,給設計帶來一定的靈活性。