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            塑料波紋管產品的傳熱性能分析

            來源:塑料波紋管產品 作者:塑料波紋管性能 發布日期:2018-10-15

              要想分析和了解塑料波紋管產品的傳熱性能,需要從以下幾個方面進行分析。

              

            1、塑料波紋管的管內、外給熱系數高

              由于塑料波紋管的內、外徑不斷變化,致使流體的速度與方向不斷變化,從而形成充分的湍流,使得所有的流體都有機會與管壁進行熱交換。這樣,影響傳熱的“邊界效應”不復存在,于是提高了給熱系數。

              

            2、塑料波紋管的管壁薄,熱阻小

              塑料波紋管具有很高的耐壓能力,可以采取比較薄的波紋管作為換熱元件,以減少管壁熱阻。對于具有比較高的給熱系數的波紋管來說,管壁較薄也同樣可以使得傳熱系數提高。

              以管內、外熱阻分別為1/10000m2·h·℃/kcal和5000m2·h·Ckcal的波紋管為例,如果忽略垢阻不計,則當壁厚0.5mm與1.0mm時,傳熱系數分別為3051kcal/m2·h·℃和2813kcal/m2·h·℃,提高了8.5?。

              所以,塑料波紋管的傳熱系數較之無翼化管換熱器的傳熱系數可以提高到2~3倍。實際運行中甚至已經達到過5倍。

              

            3、薄壁溫度響應降低

              由于塑料波紋管管壁熱阻的存在,在傳熱過程中,管壁內存在溫度梯度。管壁熱側的溫度接近熱流體的高溫,冷側的溫度接近冷流體的低溫。管壁越厚,溫度梯度越大,管壁越薄,溫度梯度越小。

              當管壁薄使得壁厚熱阻小于管內、外熱阻的10%之后,管壁內的溫度梯度可以趨近于零,這時便出現了管壁內、外溫度相近的現象。這種現象被稱作薄壁溫度響應。而這個10%界限則可以稱作“畢奧數"。薄壁波紋管在壁厚在0.5 mm附近時其熱阻可以滿足薄壁溫度響應的條件。

              當出現了薄壁溫度響應后,塑料波紋管管壁熱側的溫度降低到內、外側的平均值,遠低于原來的高溫。而結垢屬于化學過程,溫度越高,結垢越嚴重,溫度越低,結垢越輕微。管壁熱側溫度的降低顯然可以緩解結垢過程。

              

            4、有利于防垢和除垢

              充分的湍流使得流體在塑料波紋管管壁近處的溫度不斷變化,所以雖然從宏觀上看,管壁的溫度基本上處于管內外平均溫度狀態,但是,從微觀上看,管壁的溫度是處于不斷變化中的。這種傳熱模型不同于無翼化管的穩態傳熱。在穩態傳熱中,管壁的溫度實際上是穩定在冷熱側溫度間線形變化的,而波紋管的這種管壁溫度隨湍流不斷變化的傳熱模型實際上是一種連續的瞬態傳熱,從根本上改變了百年多以來管殼式換熱器的傳熱模型。

              傳熱模型的改變,使得塑料波紋管的管壁始終處于溫度變化中。這種熱沖擊使得具有一定彈性的波紋管發生微小的曲率變化。這種變化雖然不大,但是,已經足以防止和清除彈性非常小的硬垢。根據十多年來對百余臺波紋管換熱器的運行跟蹤調查,即使在水質容易結垢的地區也沒有發生結垢現象,最長的已經達到14年沒有清理或大修。

              總結

              可見,由于塑料波紋管采用了薄壁結構,從湍流干擾、降低高溫側管壁溫度、瞬態熱沖擊三個方面比較好地解決了硬垢的防止與清除問題,在化學、電磁等外防垢清垢之外,開辟了物理方法的自防垢清垢的新途徑。

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