不锈钢换热管与铜管的性能比较

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作者来源:李清       发布时间: 2018-06-02 10:24
导读:不锈钢换热管具有以下优点:换热管采用0.5-0.8mm的薄壁管材,提高了整体换热性能,在相同的换热面积下,总体的传热系数比铜管提高2.121-8.408%。

1、不锈钢换热管具有以下优点:  换热管采用0.5-0.8mm的薄壁管材,提高了整体换热性能,在相同的换热面积下,总体的传热系数比铜管提高2.121-8.408%。   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,具有很强的抗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10MPa,5分钟无压降。  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以0.5~0.8mm,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,m2k/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。   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。

不锈钢换热管与铜管的性能比较

 

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。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     长远的经济性  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。   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,热胀系数比铜管低,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。

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