連云港市長(zhǎng)利機(jī)械設(shè)備有限公司為了滿足現(xiàn)行冷油器-換管束工況的-際需要,制作-臺(tái)能夠逐個(gè)替換現(xiàn)役泄露嚴(yán)-的冷油器換管束換管芯設(shè)備,在不影響機(jī)組正-運(yùn)行的-提下,方便冷油器-換管束設(shè)備拆卸改造,提高設(shè)備的使用。因此,在貴單位技術(shù)人員的全力配合下,長(zhǎng)利機(jī)械技術(shù)人員通過相關(guān)資料的了解,勘察后認(rèn)為:可以為客戶按照原來的冷油器制作-臺(tái)冷油器管芯設(shè)備,且-果完全不差于原冷油器使用,達(dá)到并滿足業(yè)主需求。
冷油器-換管束-能簡(jiǎn)介
設(shè)備結(jié)---:
連云港市長(zhǎng)利機(jī)械設(shè)備有限公司設(shè)計(jì)的冷油器管芯為了提高其使用-、改善其換熱-果,散熱管采用不銹鋼管式散熱結(jié)-(美準(zhǔn)AISI304、316不銹合金鋼),較采用銅管具有使用-長(zhǎng)、-修方便以及避-散熱管在使用過程-意外脹裂等--。
冷油器換熱管不銹鋼換熱管與銅管的-能比較:
1、不銹鋼換熱管具有以下--:
我公司采用的換熱管可采用0.5-0.7mm的薄壁管材,提高了整體換熱-能,在相同的換熱面積下,總體的傳熱系數(shù)比銅管提高2.121-8.408%。 由于材質(zhì)采用美***準(zhǔn)AISI304、316等不銹合金鋼,使其具有較高的硬度,管子的鋼度也明-提高,因此,具有很強(qiáng)的蒸汽的沖擊-能及抗振-能。 由于管子內(nèi)壁光滑,使得其邊界層流底層厚度減薄,既強(qiáng)化換熱,又提高了抗結(jié)垢-能。為了消除焊接應(yīng)力,在保護(hù)氣體-以1050℃高溫進(jìn)行熱處理。 所有鋼管均采用壓差進(jìn)行泄--查,氣壓試驗(yàn)至10MPa,5分鐘-壓降。
2、經(jīng)濟(jì)-能比較:
導(dǎo) 熱:
由于銅管的導(dǎo)熱系數(shù)為100W/m℃,不銹鋼管的導(dǎo)熱系數(shù)為13W/m℃,這當(dāng)然要影響總體傳熱系數(shù)。但是,不銹鋼管的壁厚可以減薄以0.5~0.7mm,而銅管因強(qiáng)度及沖蝕磨損等原因,其壁厚不能-1mm。
根據(jù)公式:Rc=(1)
其-:Rc——導(dǎo)熱熱阻,m2k/w。
λ——導(dǎo)熱系數(shù),W/(m.k)。
δ——管壁厚度,m。
管材-定,λ不變時(shí),根據(jù)公式(1),δ越小,Rc越小,傳熱系數(shù)越大。這就可以縮小不銹鋼管與銅管總體傳熱系數(shù)的差距。
由于銅管內(nèi)外壁比不銹鋼-粗糙,容易結(jié)垢,增加了銅管的熱阻,這又使銅管與不銹鋼管總體傳熱系數(shù)的差距縮小。
對(duì)流放熱:
使用不銹鋼管或使用銅管,管內(nèi)流速都是紊流。影響對(duì)流放熱的因素是層流底層的厚度,因?yàn)閷恿鞯讓?的傳熱是導(dǎo)熱,而水的導(dǎo)熱系數(shù)很低。在流動(dòng)狀態(tài)相同的情況下,層流底層的厚度取決于管內(nèi)壁的粗糙度。銅管內(nèi)表面有氧化物,其粗糙度比不銹鋼管大得-,銅管的層流底層的厚度比不銹鋼管的層流底層厚度-大。這就使不銹鋼管的對(duì)流放熱系數(shù)比銅管的對(duì)流放熱系數(shù)大。
Rw= (2)
其-:Rw——對(duì)流放熱熱阻,m2k/w。
αw——對(duì)流放熱系數(shù),w/m2.k。
根據(jù)公式(2)αw越大,Rw越小。
凝結(jié)放熱系數(shù):
凝結(jié)放熱系數(shù)有膜狀凝結(jié)和珠狀凝結(jié)兩種,珠狀凝結(jié)放熱系數(shù)比膜狀凝結(jié)放熱系數(shù)大得-。但不銹鋼管外壁和銅管外壁哪種管材的珠狀凝結(jié)--尚不清楚,但可以說兩種管材外壁大部份是膜狀凝結(jié)。膜狀凝結(jié)的放熱系數(shù)大小與膜的薄厚關(guān)系很大,因?yàn)樵谀さ膬?nèi)部是導(dǎo)熱,水膜的導(dǎo)熱系數(shù)數(shù)-別低而膜的厚度又取決于管外壁的粗糙度。銅管外壁因氧化層的關(guān)系,比不銹鋼管粗糙得-。因此,不銹鋼管外壁的凝結(jié)放熱系數(shù)比銅管外壁的凝結(jié)放熱系數(shù)大。
Rm=(3)
其-:Rm——管外壁的凝結(jié)放熱熱阻,m2k/w。
αm——管外壁的凝結(jié)放熱系數(shù),w/m2.k。
根據(jù)公式(3),αm越大、Rm越小。
總體傳熱系數(shù):
K= (4)
其-:R——總熱阻,m2k/w。
K——總體傳熱系數(shù),w/m2.k。
由(4)可知:對(duì)流熱阻、導(dǎo)熱阻和凝結(jié)放熱熱阻都減小,則總熱阻減?。嚎偀嶙铚p小,總體傳熱系數(shù)增大。
在壁厚相同的情況下,不銹鋼管的總體傳熱系數(shù)比銅管低6%。由于使用比銅管薄的不銹鋼管,不銹鋼管的總體傳熱系數(shù)和凝結(jié)放熱系數(shù)都比銅管大,使不銹鋼管的總體傳熱系數(shù)得到提高。
換熱-能對(duì)照表:
名 稱 規(guī)格(㎜) 材 質(zhì) 總體換熱系數(shù)(W/㎡.k)
銅 管 1.0 HSn70-IA 3682.413869
不銹鋼管 1.0 AISI304 3460.327347
不銹鋼管 0.7 AISI304 3760.628476
不銹鋼管 0.6 AISI304 3872.606729
長(zhǎng)遠(yuǎn)的經(jīng)濟(jì)-
隨著運(yùn)行時(shí)間的增長(zhǎng),銅管氧化層將越來越厚,傳熱-果會(huì)越來越差。而不銹鋼不會(huì)氧化,或氧化速度很慢。因此,不銹鋼管的冷油器與銅管的冷油器如果同時(shí)投運(yùn),運(yùn)行時(shí)間越長(zhǎng),不銹鋼管的冷油器的經(jīng)濟(jì)-將會(huì)比銅管的冷油器越來越--。同時(shí),銅管對(duì)冷卻水-的雜物的吸附能力比不銹鋼管-強(qiáng)得-,大大降低了設(shè)備的經(jīng)濟(jì)-。
3、安全-能比較
不銹鋼管與銅管的工程--
管 材 蜜度t/m3 屈服強(qiáng)度MPa 拉伸強(qiáng)度MPa 延伸率% 彈-模量MPa 熱脹系數(shù)10-6 導(dǎo)熱系數(shù)w/mk
海軍銅管 8.4 120 330 60 13.3 16 100
鎳銅管 8.9 140 390 43 15.4 16 30
304/316不銹鋼管 8 280-350 550-659 30-60 20 17 13
從上表可以看出:不銹鋼管的屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度都比銅管高,不銹鋼管的使用--然要比銅管長(zhǎng),熱脹系數(shù)比銅管低,與管板-接近,因此,不易因熱脹冷縮面損傷了管子或影響脹口。
冷油器不銹鋼管與銅管的抗腐蝕-能:
腐蝕種類 海軍黃銅管 鎳銅管 不銹鋼管
-般腐蝕 2 4 5
沖擊腐蝕 2 5 6
-蝕(運(yùn)行狀態(tài)) 4 5 4
-蝕(積滯狀態(tài)) 2 4 2
高速?zèng)_擊 3 5 6
-沖擊 2 4 6
蒸汽熱-腐蝕 2 4 6
氨 蝕 2 5 6
注:表-的數(shù)值2-6表示抗腐蝕能力由小到大
冷油器-換管束適應(yīng)氯離子的指標(biāo):
管材 Hsn70-IA Hsn70-IB AISI304 AISI316
氯離子 150 400 300 500
(ng/L) 短期<400 短期<800 短期<1000 短期<1000
由上表可知:不銹鋼管與銅管相比具有的--:抗沖蝕-能-,能抗蒸汽帶水滴在高速-的沖擊腐蝕;抗氨腐蝕-能-:-水側(cè)沖擊腐蝕,-現(xiàn)-銅離子系-,且PH值可提高,以減少腐蝕產(chǎn)生率,可提高冷卻水流速,達(dá)2.3m/s,可達(dá)3.5m/s,這樣既可提高總體傳熱系數(shù),又可減少管內(nèi)雜質(zhì)的沉積。
4、-益評(píng)估:
冷油器-換管束采用不銹鋼管的熱傳導(dǎo)系數(shù)比銅管低,但通過減小壁厚使它們的熱傳導(dǎo)系數(shù)的差值縮小,由于不銹鋼管內(nèi)壁比銅管-光滑,對(duì)流換熱系數(shù)比銅管高,不銹鋼管外壁比銅管光滑,凝結(jié)放熱系數(shù)比銅管高,根據(jù)-臺(tái)機(jī)組的測(cè)試和計(jì)算,壁厚為0.7mm的不銹鋼管比壁厚為1mm的銅管的總體傳熱系數(shù)高2.124%左右;隨著運(yùn)行時(shí)間的增長(zhǎng),不銹鋼管的總體傳熱系數(shù)下降很緩慢,而銅管的總體傳熱系數(shù)下降速度比不銹鋼管大得-。同時(shí),不銹鋼管比銅管抗振-和使用-是銅管的三倍。從長(zhǎng)遠(yuǎn)考慮,使用不銹鋼管整體上提高機(jī)組的經(jīng)濟(jì)--而易見,同時(shí)也提高了機(jī)組的安全-。