銅業(yè)知識(shí):銅管和不銹鋼換熱管的性能對(duì)比
2015年02月12日 10:14 16921次瀏覽 來(lái)源: 中國(guó)銅產(chǎn)業(yè)網(wǎng) 分類: 銅資訊
不銹鋼換熱管:是以不銹鋼為材質(zhì)的一種器件,是換熱器的元件之一,置于筒體之內(nèi),用于兩介質(zhì)之間熱量的交換。
不銹鋼換熱管具有以下優(yōu)點(diǎn):
1.換熱管采用0.5-0.8mm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(shù)比銅管提高2.121-8.408%。
2.由于材質(zhì)采用SUS304優(yōu)質(zhì)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(qiáng)的抗沖擊性能及抗振性能。
3.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)垢性能。為了消除焊接應(yīng)力,在保護(hù)氣體中以1050℃高溫進(jìn)行熱處理。???鋼管均采用壓差進(jìn)行泄漏檢查,氣壓試驗(yàn)至10MPa,5分鐘無(wú)壓降。
銅管:又稱紫銅管,有色金屬管的一種,是壓制的和拉制的無(wú)縫管。銅管具備堅(jiān)固、耐腐蝕的特性,而成為現(xiàn)代承包商在所有住宅商品房的自來(lái)水管道、供熱、制冷管道安裝的首選。銅管是最佳供水管道。
銅管的優(yōu)點(diǎn):
1、重量較輕,導(dǎo)熱性好,低溫強(qiáng)度高。常用于制造換熱設(shè)備(如冷凝器等)。也用于制氧設(shè)備中裝配低溫管路。直徑小的銅管常用于輸送有壓力的液體(如潤(rùn)滑系統(tǒng)、油壓系統(tǒng)等)和用作儀表的測(cè)壓管等。
2、銅管具備堅(jiān)固、耐腐蝕的特性,而成為現(xiàn)代承包商在所有住宅商品房的自來(lái)水管道、供熱、制冷管道安裝的首選。
3、銅管融眾多優(yōu)點(diǎn)于一身:它堅(jiān)強(qiáng),具有一般金屬的高強(qiáng)度;同時(shí)又比一般金屬易彎曲、易扭轉(zhuǎn)、不易裂縫、不易折斷,并具有一定的抗凍脹和抗沖擊能力,因此建筑中的供水系統(tǒng)中銅水管一經(jīng)安裝,使用起來(lái)安全可靠,甚至無(wú)需維護(hù)和保養(yǎng)。
銅管的缺點(diǎn):就銅管而言,價(jià)位高是它的最大缺點(diǎn),是目前最高檔的水管,通常采用焊接工藝安裝之后會(huì)終身不漏水。銅管接口處連接主要取決于施工的工藝水平,對(duì)施工質(zhì)量要求較高。
下面將從以下幾個(gè)方面來(lái)闡述銅管和不銹鋼換熱管不同之處
銅管和不銹鋼換熱管的性能對(duì)比如下:
一、銅管和不銹鋼換熱管的性能對(duì)比之導(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0.5~0.8mm,而銅管因強(qiáng)度及沖蝕磨損等原
因,其壁厚不能低于1.2mm。
根據(jù)公式:Rc=(1)其中:Rc——導(dǎo)熱熱阻,m2k/w。λ——導(dǎo)熱系數(shù),W/(m.k)。
δ——管壁厚度,m
管材一定,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)外壁比不銹鋼更粗糙,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。
二、銅管和不銹鋼換熱管的性能對(duì)比之對(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)流放熱的最大因素是層流底層的厚度,因?yàn)閷恿鞯讓又械膫鳠崾菍?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多,銅管的層流底層的厚度比不銹鋼管的層流底層厚 度更大。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)
其中: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。
三、銅管和不銹鋼換熱管的性能對(duì)比之凝結(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)大得多。但不銹鋼管外壁和銅管外壁哪種管材的珠狀凝結(jié)更多尚不清 楚,但可以說(shuō)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)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(guān)系,比不銹鋼管粗糙得多。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)
其中:Rm——管外壁的凝結(jié)放熱熱阻,m2k/wαm——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。
四、銅管和不銹鋼換熱管的性能對(duì)比之總體傳熱系數(shù)
K=(4)
其中: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。
銅管和不銹鋼換熱管換熱性能對(duì)照表
五、銅管和不銹鋼換熱管的性能對(duì)比之長(zhǎng)遠(yuǎn)的經(jīng)濟(jì)性
隨著運(yùn)行時(shí)間的增長(zhǎng),銅管氧化層將越來(lái)越厚,傳熱效果會(huì)越來(lái)越差。而不銹鋼基本不會(huì)氧化,或氧化速度很慢。因此,不銹鋼管的換熱器與銅管的換熱 器如果同時(shí)投運(yùn),運(yùn)行時(shí)間越長(zhǎng),不銹鋼管的換熱器的經(jīng)濟(jì)性將會(huì)比銅管的換熱器越來(lái)越更好。同時(shí),銅管對(duì)冷卻水中的雜物的吸附能力比不銹鋼管更強(qiáng)得多,大大 降低了設(shè)備的經(jīng)濟(jì)性。
六、銅管和不銹鋼換熱管的性能對(duì)比之安全性能比較
銅管和不銹鋼換熱管的工程特性表
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,不銹鋼管的使用壽命必然要比銅管長(zhǎng),熱脹系數(shù)比銅管低,與管板更接近,因此,不易因熱脹冷縮面損傷了管子或影響脹口。
銅管和不銹鋼換熱管的抗腐蝕性能表
由上表可知:不銹鋼管與銅管相比具有的優(yōu)點(diǎn):抗沖蝕性能好,能抗蒸汽帶水滴在高速中的沖擊腐蝕;抗氨腐蝕性能好:耐水側(cè)沖擊腐蝕,實(shí)現(xiàn)無(wú)銅離子 系統(tǒng),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,最高可達(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。
責(zé)任編輯:楊翼
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