从传热系数来看氟塑料换热器较金属换热器的优势

 

    摘要：从理论及实践证明来看，在较长使用时间条件下，由于管束壁易产生污垢，而氟塑料管束具有自清洁性能，从而“氟塑料换热器”的传热系数可长期基本保持稳定，而金属换热器的传热系数会随使用时间的增加而减小，故而“氟塑料换热器”的换热效果更佳。

 

    传热系数的讨论

 

    传热系数定义：传热系数K值，是指在稳定传热条件下，围护结构两侧空气温差为1度（K，℃），1s内通过1平方米面积传递的热量，单位是瓦/（平方米·度）（W/㎡·K，此处K可用℃代替）。

 

    以选择聚四氟乙烯管壳式换热器为例(聚四氟乙烯属于氟塑料)： 

 

    传热系数计算式：

 

从传热系数计算式可以看出：

 

影响传热系数的主要有：聚四氟乙烯的导热系数、热冷流体的污垢热阻以及管壁厚度。

 

1、当不考虑管壁污垢的影响时：

 

管壁热阻就决定了传热系数的极限，即不论采用何种办法来强化管壁两侧流体的对流给热并使之为最理想状态，其传热系数最终由管壁的厚度决定。      

 

实际上人们在设计和使用氟塑料换热器时还会综合考虑其他影响氟塑料换热器传热系数的因素，诸如工艺条件、结构型式、换热管径大小、换热管内外管壁是否光滑、流体种类与流速状态、流体是否混浊或有无沉积物或有无固体颗粒、热交换时有无搅拌等。 

 

因此，在某些工艺条件允许的情况下尽量减小的管壁厚度是提高传热系数的有效方法。这也就是某些厂家愿意选择小管径、薄管壁的氟塑料管作为换热管的重要原因。 

 

氟塑料换热器的换热管束采用小管径、薄管壁与金属换热器相比较其单位体积具有更多的热交换面积，这样尚能弥补氟塑料本身导热系数低所带来的缺陷。

 

2、当考虑管壁污垢影响时：

 

由于污垢的存在，必然使得氟塑料管束和金属换热器管的导热性能降低。金属换热器的初始传热系数比氟塑料换热器的传热系数大，但换热管束的污垢层厚度逐渐增加而使传热系数逐渐降低。

 

 但是氟塑料管束：由于自身存在的挠性、韧性、质量轻、氟塑料管束壁表面光滑且不易结垢，并在设备运行中往往存在轻微振动、介质流速一定时即可随时自清洁掉管束上的污垢，工作时在流体温度变化的作用下换热管束易沿轴向和径向方向频繁伸缩，其结果可除去污垢有利热交换。从而长久保持其传热系数不变，换热效果不变。

 

金属换热器则无法自清洁，长期使用，管壁厚度增加，传热系数减小，换热效果变差。

 

当然，判定一台换热器传热效果的好坏并不取决于初始的传热系数，而是综合评估设备运行期间总的换热效果。氟塑料换热器的传热系数在长期使用中基本恒定。并随时间增加不会发生较大变动。而金属换热器随时间增加，就会换热效果持续降低。
 

我公司的氟塑料换热器的传热系数是多年来结合实践经验总结而定的，因此设备在应用中会更具有优势。
 

注：本文系转载自陕西瑞特热工，原文：http://www.sxruite.com/，原版权所有，引用请注明原文出处，否则后果自负。