首页

技术参考

1、问：不锈钢的导热系数比铜合金低很多，用不锈钢扰流管替换铜管，能保证凝汽器的冷却能力吗？

答：凝汽器的传热阻力主要由四部分构成：对流放热热阻＋污垢热阻＋管壁导热热阻＋凝结放热热阻，而管壁导热热阻仅占5％左右，起决定性作用的是污垢热阻和对流放热热阻和凝结热阻（见图解）。多向扰流强化换热管采用了类似平板换热器的三维强化换热结构， 既具有螺旋槽管的漩流强化作用，又具有横纹管的涡流强化换热效果，而且其换热强化结构参数正好撷取两种情况的最优值而又避免了各自的缺点，使得管内对流换热系数大幅度提高；管外壁的菱形花纹能有效地阻止凝结水膜的形成，变低效的膜状凝结为高效的珠状凝结，因此凝结放热系数得以提升；此外，不锈钢的清洁系数是铜管的1.29倍，污垢热阻大大减小。不锈钢多向扰流管使凝汽器中占主导作用的三大热阻（污垢热阻、凝结热阻、对流热阻）显著降低，与铜管相比，总体传热热阻得到大幅下降 ，电厂凝汽器现场检测数据计算表明传热系数比铜管高1～3倍。

2、什么是不锈钢多向扰流强化换热管的自洁作用？

答： 自洁作用是指借助凝汽器循环冷却水的冲蚀机理对污垢产生清除作用，水流流速越高冲蚀作用越强；不锈钢多向扰流强化换热管通过管壁的左右螺旋交叉形成的菱形花纹对污垢形成鳞片状分割，从交叉点产生冲蚀，使得污垢在水流作用下自动清除。采用铜合金管、不锈钢光管、 波螺管（单头螺纹管）的凝汽器往往每三个月清洗一次才能保证一定的传热效率，而采用不锈钢多向扰流强化换热管的凝汽器在武汉祥龙电业公司热电厂创造了投运至今22个月的免清洗记录。

3、不锈钢多向扰流强化换热管价格比铜管贵很多吗？什么是凝汽器的零投资节能改造？

答：满足同样换热要求的一台设备，不锈钢扰流管的用量只有铜管用量的60－70％，因此总价一般不会超过铜管，而且不锈钢扰流管的使用寿命是铜管的3倍，因此年平均成本只相当于铜管的15％。

零投资改造就是不掏一分钱，用原来旧铜管换回一台凝汽器所需要的新不锈钢扰流管。因为铜管用量比不锈钢扰流管重约40%,加上废铜价格近来上涨很大，如果能把握好市场时机，巧妙地打价格差，零投资改造是完全可能的，我公司帮电厂成功实施零投资改造的典型例子就是邯郸陶二热电厂,为了抓住市场时机，我公司与邯郸陶二热电厂从合同谈判到工程供料、施工完成只用了18天时间。

4、什么是凝汽器等泵功率改造？铜管换用不锈钢管涉及到等泵功率问题吗？

答：等泵功率改造是指维持现有循环冷却水泵的功率不变，其实质是保持循环冷却水系统的水阻和通流面积不变，这样泵的工作点就可以维持在原有设计值（最佳值）附近。

铜管换用不锈钢后，最大的变化就是壁厚变薄，因此通流面积增大；我们知道在泵的流量一定的情况下，通流面积增大，流速降低，流速降低意味着对流换热系数降低；本来不锈钢的导热系数就比铜低很多，如果不采取等泵功率改造技术，就这样换用不锈钢管的话，凝汽器的总体传热系数将下降10%～25%。

5、不锈钢管的胀管性能如何？胀管施工中应注意那些问题？

答：不锈钢管的延展性好，经过良好热处理的不锈钢管的延伸率大于45％，胀管性能非常好，由于不锈钢的弹性模量比黄铜大很多，因此胀管后的贴胀力比铜管高很多倍，密封性比黄铜管好得多。
    由于不锈钢的弹性模量与铜相差很远，因此按一般胀管仪上的标识去操作会存在很大误差，多半会产生过胀，从而给应力腐蚀留下后患。为了避免应力腐蚀，在胀管时应掌握好胀紧度，使之既不过胀也不欠胀。我公司通过精确的计算和反复实验，得出了不锈钢管最适宜的胀紧度。胀紧度[ρ]用下式表示：

    [ρ]=(Δd－s₁)/d₀×100%，[ρ]的取值范围为由管材决定。

Δd=d₁'-d₁

s₁=d₀-d₂

式中：Δd－胀接引起 不锈钢管内径的增加值；

s₁－管孔直径与胀接前 不锈钢管外径差；

d₁－ 不锈钢管内径，mm；

d₁'－胀接后不锈钢管内径，mm；

d₂－ 不锈钢管外径，mm；

        d₀－管孔直径，mm。

6、常用的不锈钢换热管材料有哪些？请问如何选用？

答：常用的不锈钢换热管材料型号有304、304L、309S、310S、316、316L、317、317L、317LM、317LMN、321、405、409、904L等 ；按使用温度划分有低温、常温和高温用不锈钢；按金相组织划分有奥氏体、铁素体和双相不锈钢等。材料的选用要根据使用介质的化学成分、使用温度、pH值、介质流速和压力等情况 来确定，并要考虑到最恶劣的使用情况，此外还要考虑材料的安装工艺性能和造价，特殊使用条件下可能还要通过实验来确定。例如通常情况下，304、304L用于Clˉ含量不超过200mg/L的水质；316、316L用于Clˉ含量不超过1000mg/L的水质；317、317L用于Clˉ含量不超过5000mg/L的水质 ，氯离子耐受能力达到20000mg/L的不锈钢材料可用于氯离子含量更高的海水。

7、不锈钢多向扰流强化换热管是不是容易结垢？

答：根据大多数人的常识，强化管的凸筋容易引起结垢；事实上，强化管和光管的结垢对比试验发现强化管结垢情况居然比光管轻得多，对于这种现象可以从以下几个方面加以解释：a、由于多向扰流强化换热管高效换热特性能有效地降低汽轮机的排汽温度，因此冷凝管壁温也相应降低，我们知道，冷凝管结垢最可怕的是碳酸钙垢，而碳酸钙的溶解度是随温度的降低而升高的，因此冷凝管壁温度的降低能有效地防止碳酸钙垢的沉积；b、凸筋引起的紊流破坏了静止的附面层，因而污垢难于附着；c、即使有污垢附着，凸筋使污垢呈离散的鳞片状，由于污垢与不锈钢的胀差巨大而引起剥离，在水流的冲击下自行脱落。检修过凝汽器的人都知道，积垢最多的是凝汽器的盖板、管板等水速近乎静止的地方；而最不易积垢的地方就是管子的入口处，由于入口效应使得这里的水流湍急，不存在静止的附面层，因此污垢难于附着。多向扰流强化换热管交叉的凸筋能在管子的中部形成类似的入口效应，彻底破坏管壁静止的附面层，因此结垢情况比光管还轻。

8、不锈钢多向扰流强化管的螺旋槽是否会引起疲劳断裂？

答：不锈钢多向扰流强化换热管采用的左旋和右旋结合的网状螺旋结构，与传统的单螺旋管有本质区别(见下图)；管子的疲劳断裂往往是由于振动而产生。不锈钢多向扰流强化换热管的网状的螺旋结构，避免了单向螺旋槽的弹簧效应而产生的刚度削弱，交叉的网状螺旋槽相当于工字钢的强化筋，同时增加了管子的径向刚度和轴向刚度，因而抗振能力得以提升；此外，多向扰流管螺旋槽的深度只有单向螺旋槽管的1/3，况且单向螺旋槽管的疲劳断裂到目前为止也只发生在某公司生产的波螺管中；我公司生产的螺旋槽管，小到6MW大到300MW机组都有，最长的已经运行了 近8年，无一出现断裂事故。综合而言，多向扰流管抗疲劳断裂的能力比光管还高。

多向扰流强化换热管与单螺纹管的区别：

多向扰流强化换热管(双螺纹管)：特点为大升角浅螺纹、左旋和右旋交叉产生漩流和涡流双作用强化换热

某公司生产的 单螺纹管（波螺管）：特点为螺旋槽密集、槽深而锐利、水阻大

　

8、不锈钢多向扰流强化管可采取哪些清洗方式？

    答：可以采取机械清洗，如塑胶弹、高压水、胶球，也可以采取化学清洗，如弱酸、中性清洗剂等。

不锈钢管的疲劳胀管试验和扩口试验（下图为热处理不良的管子，箭头所指的焊缝出现开裂）

不锈钢多向扰流强化管与铜管的 腐蚀与结垢情况对比 (上图为内壁对比，下图为管口对比)

多向扰流强化换热管的“一高 、一低、三抗”机理：

    高效换热：多向扰流强化换热管采用了类似平板换热器的三维强化换热结构，既具有螺旋槽管的漩流强化作用，又具有横纹管的涡流强化换热效果，而且其换热强化结构参数正好撷趣两种情况的最优值而又避免了各自的缺点，使得管内对流换热系数大幅度提高；管外壁的菱形花纹能有效地阻止凝结水膜的形成，变低效的膜状凝结为高效的珠状凝结，因此凝结放热系数得以提升；此外，不锈钢的清洁系数是铜管的1.29倍，污垢热阻大大减小。不锈钢多向扰流管使凝汽器中占主导作用的三大热阻（污垢热阻、凝结热阻、对流热阻）显著降低，与铜管相比，总体传热热阻得到大幅下降，电厂凝汽器现场检测数据计算表明传热系数比铜管高1～3倍。
    成本低：满足同样换热要求的一台设备，不锈钢强化管的用量只有铜管用量的60％，因此总价一般比铜管低，而且不锈钢强化管的使用寿命是铜管的3倍，加上运行维护费用低，年平均成本只相当于铜管的15％左右。
    抗结垢：污垢的沉着与管壁附面层有关，三维扰流结构彻底破坏了附面层，因而污垢不易附着；此外网状扰流结构使附着的污垢呈离散的鳞片状分布，在热胀差和水流的冲击下很容易脱落，具有自洁作用。
    抗腐蚀：换热管的腐蚀主要是因为积垢而产生的垢下腐蚀，抗垢特性使得垢下腐蚀减轻或不复存在，加之不锈钢材料具有良好的抗腐蚀性能和耐冲蚀能力，因而抗蚀能力大大提升。
    抗振：网状三维结构相当于工字钢的筋，加强了管子轴向和径向刚度，使得同样壁厚的管子具有更高的刚度，抗振性能得以提高。
　

不锈钢强化换热管强化换热结构优化的定量与定性分析：

    不锈钢管换热强化主要是通过在管壁辊轧螺纹槽来实现，而螺纹槽的深浅、疏密、角度对换热效果都有影响，下面就这些参数对换热的影响进行定性和定量分析。

定量分析：下图是通过计算机有限元换热分析绘制单螺纹管的换热效果图

图中曲线是在某一特定流速下的计算结果，曲线呈现出明显的双峰形态，结果显示当螺旋角小于某一特定值时，换热效率不仅没有提高，反而会出现下降。这个现象可以通过下面的定性分析进一步说明。

定性分析：通过两种极端情况，即当螺旋角趋向于0和等于90度时，我们可以很清楚地看出这种影响。当螺旋角趋向于0时，密集的波纹相当于增加了管壁厚，减小了管径，故换热效率比光管还要低；当螺旋角等于90度时，几乎变成了光管，因而换热系数也趋向于光管的换热系数。当螺旋角从90度向180度变化时，只是螺纹反向而已，因此形态与前段0－90度的曲线对称。对于特定的流速，都有一个最佳螺旋角。通过理论计算和实验结果可以看出，流速越高，最佳螺旋角也越大，在曲线图上表现为双峰相互靠拢；反之，速度越小，最佳螺旋角也越小，在曲线图上表现为双峰相互拉开。

结论：对于特定的工况，如果螺旋角 和槽深选用不当，不仅不能增加换热效果，反而使换热效果下降。

换热器典型结构图	多向扰流强化管强化筋三维计算机模型
不同流速下总体传热系数的变化 (A-多向扰流管,B-双程螺纹管,C-单程螺纹管,D-光管)	流体绕管壁凸筋的流动
凝汽器布管图	有限元换热分析与热力计算

常见不锈钢力学性能

铜与不锈钢冲蚀率比较

运行若干年后的 铜管凝汽器

运行若干年后的 不锈钢管凝汽器

有关最新的技术参考资料，可直接从本公司网站“资料下载”中下载

声明：多向扰流强化换热管专利独家授权给武汉长河节能环保高科技有限公司，任何单位或个人未经书面授权擅自生产、销售、使用均属侵权行为，专利权人将依法起诉，请用户谨防仿冒或打着本公司旗号的推销者。咨询请拨：027－61320223，87458977，13986230389

电子信箱：wwdb＃public.wh.hb.cn(请将＃换成@)，网址：http://www.neegeen.com