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塑料波纹管产品的传热性能分析

来源:塑料波纹管产品 作者:塑料波纹管性能 发布日期:2018-10-15

  要想分析和了解塑料波纹管产品的传热性能,需要从以下几个方面进行分析。

  

1、塑料波纹管的管内、外给热系数高

  由于塑料波纹管的内、外径不断变化,致使流体的速度与方向不断变化,从而形成充分的湍流,使得所有的流体都有机会与管壁进行热交换。这样,影响传热的“边界效应”不复存在,于是提高了给热系数。

  

2、塑料波纹管的管壁薄,热阻小

  塑料波纹管具有很高的耐压能力,可以采取比较薄的波纹管作为换热元件,以减少管壁热阻。对于具有比较高的给热系数的波纹管来说,管壁较薄也同样可以使得传热系数提高。

  以管内、外热阻分别为1/10000m2·h·℃/kcal和5000m2·h·Ckcal的波纹管为例,如果忽略垢阻不计,则当壁厚0.5mm与1.0mm时,传热系数分别为3051kcal/m2·h·℃和2813kcal/m2·h·℃,提高了8.5?。

  所以,塑料波纹管的传热系数较之无翼化管换热器的传热系数可以提高到2~3倍。实际运行中甚至已经达到过5倍。

  

3、薄壁温度响应降低

  由于塑料波纹管管壁热阻的存在,在传热过程中,管壁内存在温度梯度。管壁热侧的温度接近热流体的高温,冷侧的温度接近冷流体的低温。管壁越厚,温度梯度越大,管壁越薄,温度梯度越小。

  当管壁薄使得壁厚热阻小于管内、外热阻的10%之后,管壁内的温度梯度可以趋近于零,这时便出现了管壁内、外温度相近的现象。这种现象被称作薄壁温度响应。而这个10%界限则可以称作“毕奥数"。薄壁波纹管在壁厚在0.5 mm附近时其热阻可以满足薄壁温度响应的条件。

  当出现了薄壁温度响应后,塑料波纹管管壁热侧的温度降低到内、外侧的平均值,远低于原来的高温。而结垢属于化学过程,温度越高,结垢越严重,温度越低,结垢越轻微。管壁热侧温度的降低显然可以缓解结垢过程。

  

4、有利于防垢和除垢

  充分的湍流使得流体在塑料波纹管管壁近处的温度不断变化,所以虽然从宏观上看,管壁的温度基本上处于管内外平均温度状态,但是,从微观上看,管壁的温度是处于不断变化中的。这种传热模型不同于无翼化管的稳态传热。在稳态传热中,管壁的温度实际上是稳定在冷热侧温度间线形变化的,而波纹管的这种管壁温度随湍流不断变化的传热模型实际上是一种连续的瞬态传热,从根本上改变了百年多以来管壳式换热器的传热模型。

  传热模型的改变,使得塑料波纹管的管壁始终处于温度变化中。这种热冲击使得具有一定弹性的波纹管发生微小的曲率变化。这种变化虽然不大,但是,已经足以防止和清除弹性非常小的硬垢。根据十多年来对百余台波纹管换热器的运行跟踪调查,即使在水质容易结垢的地区也没有发生结垢现象,最长的已经达到14年没有清理或大修。

  总结

  可见,由于塑料波纹管采用了薄壁结构,从湍流干扰、降低高温侧管壁温度、瞬态热冲击三个方面比较好地解决了硬垢的防止与清除问题,在化学、电磁等外防垢清垢之外,开辟了物理方法的自防垢清垢的新途径。

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