換熱器用不銹鋼管
一.概述
近年來，隨著薄壁卷制焊接小管技術的研發和成熟，焊接不銹鋼管在國內凝汽器獲得了日趨廣泛的應用。特別近幾年來，我國新建電廠的凝汽器和老電廠凝汽器改造中也大量地選用了焊接不銹鋼管，取得了成功的經驗和良好的效果。
二.不銹鋼換熱管優點
1.換熱管可采用0.5-0.7mm的薄壁管材，提高了整體換熱性能，在相同的換熱面積下，總體的傳熱系數比銅管提高2.121-8.408%。
2.由于材質采用美國標準AISI304、316等優質不銹合金鋼，使其具有較高的硬度，管子的鋼度也明顯提高，因此，具有很強的耐高溫蒸汽的沖擊性能及抗振性能。
3.由于管子內壁光滑，使得其邊界層流底層厚度減薄，既強化換熱，又提高了抗結垢性能。不易沾污結垢，壽命可達30年。
4.為了消除焊接應力，在保護氣體中以1050℃高溫進行熱處理。
三.不銹鋼換熱管與銅管的性能比較
1.導熱：由于銅管的導熱系數為100W/m℃，有縫不銹鋼管的導熱系數為13W/m℃，這當然要影響總體傳熱系數。但是，有縫不銹鋼管的壁厚可以減薄以0.5~0.7mm，而銅管因強度及沖蝕磨損等原因，其壁厚不能低于1mm。
根據公式： Rc=λ/δ（1）
其中：Rc—導熱熱阻，m2k/w
λ—導熱系數，W/(m.k)
δ—管壁厚度，m
管材一定，λ不變時，根據公式（1），δ越小，Rc越小，傳熱系數越大。這就可以縮小有縫不銹鋼管與銅管總體傳熱系數的差距。由于銅管內外壁比不銹鋼更粗糙，容易結垢，增加了銅管的熱阻，這又使銅管與有縫不銹鋼管總體傳熱系數的差距縮小。
2.對流放熱：使用有縫不銹鋼管或使用銅管，管內流速都是紊流。影響對流放熱的因素是層流底層的厚度，因為層流底層中的傳熱是導熱，而水的導熱系數很低。在流動狀態相同的情況下，層流底層的厚度取決于管內壁的粗糙度。銅管內表面有氧化物，其粗糙度比有縫不銹鋼管大得多，銅管的層流底層的厚度比有縫不銹鋼管的層流底層厚度更大。這就使有縫不銹鋼管的對流放熱系數比銅管的對流放熱系數大。
Rw=αw/ Rw (2)
其中：Rw—對流放熱熱阻，m2k/w
αw——對流放熱系數，w/m2.k
根據公式（2）αw越大，Rw越小。
3、凝結放熱系數：凝結放熱系數有膜狀凝結和珠狀凝結兩種，珠狀凝結放熱系數比膜狀凝結放熱系數大得多。但有縫不銹鋼管外壁和銅管外壁哪種管材的珠狀凝結更多尚不清楚，但可以說兩種管材外壁大部份是膜狀凝結。膜狀凝結的放熱系數大小與膜的薄厚關系很大，因為在膜的內部是導熱，水膜的導熱系數數特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系，比有縫不銹鋼管粗糙得多。因此，有縫不銹鋼管外壁的凝結放熱系數比銅管外壁的凝結放熱系數大。
Rm= αm/ Rw （3）
其中：Rm—管外壁的凝結放熱熱阻，m2k/w
αm—管外壁的凝結放熱系數，w/m2.k
根據公式（3），αm越大、Rm越小。
4、總體傳熱系數可知：對流熱阻、導熱阻和凝結放熱熱阻都減小，則總熱阻減?。嚎偀嶙铚p小，總體傳熱系數增大。在壁厚相同的情況下，有縫不銹鋼管的總體傳熱系數比銅管低6%。由于使用比銅管薄的有縫不銹鋼管，有縫不銹鋼管的總體傳熱系數和凝結放熱系數都比銅管大，使有縫不銹鋼管的總體傳熱系數得到提高。
四.效益評估
有縫不銹鋼管的熱傳導系數比銅管低，但通過減小壁厚使它們的熱傳導系數的差值縮小，由于有縫不銹鋼管內壁比銅管更光滑，對流換熱系數比銅管高，有縫不銹鋼管外壁比銅管光滑，凝結放熱系數比銅管高，根據多臺機組的測試和計算，壁厚為0.7mm的有縫不銹鋼管比壁厚為1mm的銅管的總體傳熱系數高2.124%左右；隨著運行時間的增長，有縫不銹鋼管的總體傳熱系數下降很緩慢，而銅管的總體傳熱系數下降速度比有縫不銹鋼管大得多。同時，有縫不銹鋼管比銅管更耐腐蝕，抗振性和耐磨性能好，使用壽命是銅管的三倍。從長遠考慮，使用有縫不銹鋼管整體上提高機組的經濟性顯而易見，同時也提高了機組的安全性。
