连云港市长利机械设备有限公司为了满足现行冷油器-换管束工况的-际需要,制作-台能够逐个替换现役泄露严-的冷油器换管束换管芯设备,在不影响机组正-运行的-提下,方便冷油器-换管束设备拆卸改造,提高设备的使用。因此,在贵单位技术人员的全力配合下,长利机械技术人员通过相关资料的了解,勘察后认为:可以为客户按照原来的冷油器制作-台冷油器管芯设备,且-果完全不差于原冷油器使用,达到并满足业主需求。
冷油器-换管束-能简介
设备结---:
连云港市长利机械设备有限公司设计的冷油器管芯为了提高其使用-、改善其换热-果,散热管采用不锈钢管式散热结-(美准AISI304、316不锈合金钢),较采用铜管具有使用-长、-修方便以及避-散热管在使用过程-意外胀裂等--。
冷油器换热管不锈钢换热管与铜管的-能比较:
1、不锈钢换热管具有以下--:
我公司采用的换热管可采用0.5-0.7mm的薄壁管材,提高了整体换热-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%。 由于材质采用美***准AISI304、316等不锈合金钢,使其具有较高的硬度,管子的钢度也明-提高,因此,具有很强的蒸汽的冲击-能及抗振-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-能。为了消除焊接应力,在保护气体-以1050℃高温进行热处理。 所有钢管均采用压差进行泄--查,气压试验至10MPa,5分钟-压降。
2、经济-能比较:
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0.5~0.7mm,而铜管因强度及冲蚀磨损等原因,其壁厚不能-1mm。
根据公式:Rc=(1)
其-:Rc——导热热阻,m2k/w。
λ——导热系数,W/(m.k)。
δ——管壁厚度,m。
管材-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-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。
对流放热:
使用不锈钢管或使用铜管,管内流速都是紊流。影响对流放热的因素是层流底层的厚度,因为层流底层-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-,铜管的层流底层的厚度比不锈钢管的层流底层厚度-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。
Rw= (2)
其-:Rw——对流放热热阻,m2k/w。
αw——对流放热系数,w/m2.k。
根据公式(2)αw越大,Rw越小。
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-。但不锈钢管外壁和铜管外壁哪种管材的珠状凝结--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-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-。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。
Rm=(3)
其-:Rm——管外壁的凝结放热热阻,m2k/w。
αm——管外壁的凝结放热系数,w/m2.k。
根据公式(3),αm越大、Rm越小。
总体传热系数:
K= (4)
其-:R——总热阻,m2k/w。
K——总体传热系数,w/m2.k。
由(4)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-能对照表:
名 称 规格(㎜) 材 质 总体换热系数(W/㎡.k)
铜 管 1.0 HSn70-IA 3682.413869
不锈钢管 1.0 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-
随着运行时间的增长,铜管氧化层将越来越厚,传热-果会越来越差。而不锈钢不会氧化,或氧化速度很慢。因此,不锈钢管的冷油器与铜管的冷油器如果同时投运,运行时间越长,不锈钢管的冷油器的经济-将会比铜管的冷油器越来越--。同时,铜管对冷却水-的杂物的吸附能力比不锈钢管-强得-,大大降低了设备的经济-。
3、安全-能比较
不锈钢管与铜管的工程--
管 材 蜜度t/m3 屈服强度MPa 拉伸强度MPa 延伸率% 弹-模量MPa 热胀系数10-6 导热系数w/mk
海军铜管 8.4 120 330 60 13.3 16 100
镍铜管 8.9 140 390 43 15.4 16 30
304/316不锈钢管 8 280-350 550-659 30-60 20 17 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--然要比铜管长,热胀系数比铜管低,与管板-接近,因此,不易因热胀冷缩面损伤了管子或影响胀口。
冷油器不锈钢管与铜管的抗腐蚀-能:
腐蚀种类 海军黄铜管 镍铜管 不锈钢管
-般腐蚀 2 4 5
冲击腐蚀 2 5 6
-蚀(运行状态) 4 5 4
-蚀(积滞状态) 2 4 2
高速冲击 3 5 6
-冲击 2 4 6
蒸汽热-腐蚀 2 4 6
氨 蚀 2 5 6
注:表-的数值2-6表示抗腐蚀能力由小到大
冷油器-换管束适应氯离子的指标:
管材 Hsn70-IA Hsn70-IB AISI304 AISI316
氯离子 150 400 300 500
(ng/L) 短期<400 短期<800 短期<1000 短期<1000
由上表可知:不锈钢管与铜管相比具有的--:抗冲蚀-能-,能抗蒸汽带水滴在高速-的冲击腐蚀;抗氨腐蚀-能-:-水侧冲击腐蚀,-现-铜离子系-,且PH值可提高,以减少腐蚀产生率,可提高冷却水流速,达2.3m/s,可达3.5m/s,这样既可提高总体传热系数,又可减少管内杂质的沉积。
4、-益评估:
冷油器-换管束采用不锈钢管的热传导系数比铜管低,但通过减小壁厚使它们的热传导系数的差值缩小,由于不锈钢管内壁比铜管-光滑,对流换热系数比铜管高,不锈钢管外壁比铜管光滑,凝结放热系数比铜管高,根据-台机组的测试和计算,壁厚为0.7mm的不锈钢管比壁厚为1mm的铜管的总体传热系数高2.124%左右;随着运行时间的增长,不锈钢管的总体传热系数下降很缓慢,而铜管的总体传热系数下降速度比不锈钢管大得-。同时,不锈钢管比铜管抗振-和使用-是铜管的三倍。从长远考虑,使用不锈钢管整体上提高机组的经济--而易见,同时也提高了机组的安全-。