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热水箱铜和不锈钢盘管哪个好?
发布时间:2022-03-04 15:00:17 点击次数:342

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1、不锈钢换热管具有以下优点:

由于材质采用SUS304优质不锈合金钢,使其具有较高的硬度,管子的钢度也明显提高,因此,具有很强的冲击性能及抗振性能。

由于管子内壁光滑,使得其边界层流底层厚度减薄,既强化换热,又提高了抗结垢性能。

为了消除焊接应力,在保护气体中以1050高温进行热处理。

钢管均采用压差进行泄漏检查,气压试验至10MPa5分钟无压降。


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2详细能比较

一、导热    

由于铜管的导热系数为100W/m,不锈钢管的导热系数为13W/m,这当然要影响总体传热系数。但是,不锈钢管的壁厚可以减薄1.0mm,而铜管因强度及冲蚀磨损等原因,其壁厚不能低于1.2mm

根据公式:Rc= 1

其中:Rc——导热热阻,㎡.k/w

λ——导热系数,W/(m.k)

δ——管壁厚度,m

管材一定,λ不变时,根据公式(1),δ越小,Rc越小,传热系数越大。这就可以缩小不锈钢管与铜管总体传热系数的差距。

由于铜管内外壁比不锈钢更粗糙,容易结垢,增加了铜管的热阻,这又使铜管与不锈钢管总体传热系数的差距缩小。


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二、对流放热    

使用不锈钢管或使用铜管,管内流速都是紊流。影响对流放热的最大因素是层流底层的厚度,因为层流底层中的传热是导热,而水的导热系数很低。在流动状态相同的情况下,层流底层的厚度取决于管内壁的粗糙度。铜管内表面有氧化物,其粗糙度比不锈钢管大得多,铜管的层流底层的厚度比不锈钢管的层流底层厚度更大。这就使不锈钢管的对流放热系数比铜管的对流放热系数大。

Rw= (2)

其中:Rw——对流放热热阻,㎡.k/w

αw——对流放热系数,W/㎡.k

根据公式(2αw越大,Rw越小。


三、凝结放热系数    

凝结放热系数有膜状凝结和珠状凝结两种,珠状凝结放热系数比膜状凝结放热系数大得多。但不锈钢管外壁和铜管外壁哪种管材的珠状凝结更多尚不清楚,但可以说两种管材外壁大部份是膜状凝结。膜状凝结的放热系数大小与膜的薄厚关系很大,因为在膜的内部是导热,水膜的导热系数特别低而膜的厚度又取决于管外壁的粗糙度。铜管外壁因氧化层的关系,比不锈钢管粗糙得多。因此,不锈钢管外壁的凝结放热系数比铜管外壁的凝结放热系数大。

Rm= 3

其中:Rm——管外壁的凝结放热热阻,㎡.k/w

αm——管外壁的凝结放热系数,W/㎡.k

根据公式(3),αm越大、Rm越小。


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四、总体传热系数

K= 4

其中:R——总热阻,.k/w

K——总体传热系数,W/㎡.k

由(4)可知:对流热阻、导热阻和凝结放热热阻都减小,则总热阻减小:总热阻减小,总体传热系数增大。

在壁厚相同的情况下,不锈钢管的总体传热系数比铜管低6%。由于使用比铜管薄的不锈钢管,不锈钢管的总体传热系数和凝结放热系数都比铜管大,使不锈钢管的总体传热系数得到提高。


换热性能对照表

名称

规格(㎜)

材质

总体换热系数(W/.k

铜管

1

HSn70-IA

3682.413869

不锈钢管

1

AISI304

3460.327347

不锈钢管

0.7

AISI304

3760.628476

不锈钢管

0.6

AISI304

3872.606729


随着运行时间的增长,铜管氧化层将越来越厚,传热效果会越来越差。而不锈钢基本不会氧化,或氧化速度很慢。因此,不锈钢管的换热器与铜管的换热器如果同时投运,运行时间越长,不锈钢管的换热器的经济性将会比铜管的换热器越来越更好。同时,铜管对冷却水中的杂物的吸附能力比不锈钢管更强得多,大大降低了设备的经济性。


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安全性能比较

不锈钢管与铜管的工程特性

管材

铜管

镍铜管

304/316不锈钢管

密度t/m3

8.4

8.9

8

屈服强度MPa

120

140

280-350

拉伸强度MPa

330

390

550-659

延伸率%

60

43

30-60

弹性模量MPa

13.3

15.4

20

热胀系数10-6

16

16

17

导热系数w/mk

100

30

13

从上表可以看出:不锈钢管的屈服强度和抗拉强度都比铜管高,不锈钢管的使用寿命必然要比铜管长,热胀系数比铜管,与管板更接近,因此,不易因热胀冷缩面损伤了管子或影响胀口。


不锈钢管与铜管的抗腐蚀性能

腐蚀种类

铜管

镍铜管

304/316不锈钢管

一般腐蚀

2

4

5

冲击腐蚀

2

5

6

点蚀(运行状态)

4

5

4

点蚀(积滞状态)

2

4

2

高速冲击

3

5

6

进口冲击

2

4

6

蒸汽热点腐蚀

2

4

6

氨蚀

2

5

6


注:表中的数值2-6表示抗腐蚀能力由小到大

由上表可知:不锈钢管与铜管相比具有的优点:抗冲蚀性能好,能抗蒸汽带水滴在高速中的冲击腐蚀;抗氨腐蚀性能好:耐水侧冲击腐蚀,实现无铜离子系统,且PH值可提高,以减少腐蚀产生率,可提高冷却水流速,达2.3m/s,最高可达3.5m/s,这样既可提高总体传热系数,又可减少管内杂质的沉积。


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效益评估    

不锈钢管的热传导系数比铜管低,但通过减小壁厚使它们的热传导系数的差值缩小,由于不锈钢管内壁比铜管更光滑,对流换热系数比铜管高,不锈钢管外壁比铜管光滑,凝结放热系数比铜管高,根据多台机组的测试和计算,壁厚为1.0mm的不锈钢管比壁厚为1.2mm的铜管的总体传热系数高2.124%左右;随着运行时间的增长,不锈钢管的总体传热系数下降很缓慢,而铜管的总体传热系数下降速度比不锈钢管大得多。从长远考虑,使用不锈钢管整体上提高机组的经济性显而易见,同时也提高了机组的安全性。

 

注:以上为转载文章,资料仅供参考! 


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