[科普中国]-旋转式换热器

旋转式换热器（别称旋转式热管交换器）就是一种冷热空气在风机带动下进行热量交换的高效热交换器。静止热管换热器与普通换热器相比，在热能回收中具有较高的传热性能与效率。而旋转式热管换热器由于热管管束的旋转，传热效率比静止的热管换热器高2- 3倍，容易处理气流中的粉尘，有可能对含尘废气进行连续稳定操作。

简介在当前和今后相当长的时期内，节约能源是一个甚为重要的问题。提高废气中热量回收效率也是节能手段之一，特别从中低温(350℃以下)含尘废气中回收低品位的热量，经济上合理，但是要有高效的热交换设备，而旋转式热管交换器应运而生。

旋转式热管换热器，包括换热器壳体和设置在壳 体内的热管换热装置。热管换热装置由转轴、滚筒、 热管和风叶组成。转轴设置在滚筒的轴心线上，热管 以辐射状穿过滚筒壁，并与滚筒壁焊固连接，其下端 焊固在转轴上。滚筒将换热器壳体分隔成烟气室和 空气室，风叶设置在烟气室内，其下端焊固在滚筒 上。旋转式热管换热器，由于风叶在烟气室内旋转，因此可 以省去引风机，热管旋转产生的离心力，能保持工质 的良好循环效果。因此余热回收效果好，可以广泛应 用于小型工业和民用锅炉上。1

种类与结构种类旋转式热管换热器的种类，按用途有如下二类;
(1)气一气型
用冷空气回收废气中的热量，获得热空气。
(2)气一蒸汽型
在热管一端喷淋水或低沸点有机溶媒，制成燕汽，作为热源或透平发电机的动力。
气一气型的一类按其旋转轴的位置分为水平型和垂直型二种。

结构热管以环状形式配置在圆形管板上，管板连接驱动转轴，使换热器旋转，废热侧和回收侧的流体借管板分隔在各自的筒内形成流路，不致混合。图中所示为并流式热交换，热的废气和冷的空气各自流入热管管束的中心，向管束周围流出，此种设计，气流压降较小，如果反之，流体从管束四周流向中心，压降增加，一般均采用并流换热。

热管穿过旋转的内筒，热管的中心轴与旋转轴相互垂直，近旋转轴的一端为凝缩段，另一端为燕发段，当旋转时，热管的轴向发生离心力，使热管内凝缩的工作介质回流到燕发段，热管内壁没有吸液芯是光滑的，有利输送大量热量。内筒的转数为100〔转/分〕。
热管废热侧的翅片制成特殊形状，在离心力作用下，容易将附着的油和灰甩掉。
热管也以环状形式配置在圆形管板上，而回收侧是由耐压结构的圆筒蒸汽室组成。如向回收侧喷水，产生一定压力的蒸汽，从驱动轴排出，当然喷射的介质不仅是水，也适用于需浓缩的工艺液体或冷媒，用途甚广。此外，如在燕汽室导入排放的蒸汽，用作冷凝器，他侧就可获得热风。

密封问题气一气型结构的废热侧和回收侧的两流体间的密封面积较大，但多数情况下两流体间的压力差比较小，则离心式液体密封办法相当适宜，表示离心式液体密封的极限密封压力差与换热器旋转数的关系。如以水为液体密封液，压力差0.5〔米水柱）以下的密封结构简单，容易实施。
径向旋转的另一种气一气型换热器，倘若不允许废气和被加热气流间的混合，也可应用液体密封措施。
如果允许少量气体泄漏，可采用接触式密封机构，此种情况，被加热的空气压力应稍高于废气的压力，防止废气混入空气中。

传热性能热管内部的工作液体因为热管的旋转作用，发生偏流，从而恶化热管内部的传热性能，特别是工作液体的蒸发过程。
热管旋转时，管内的径向呈现温度差，此径向温度差可看作工作液体偏流的影响程度，内壁平滑的热管引起大的温度差。

内壁沟槽式的热管具有大幅度抑制温度差的特性，另外，热管的凝缩段不受旋转的影响，表示热管内部的给热系数。
通常热管换热器的设计，往往受每根热管传热率的制约，而旋转的热管能增加最大热通量，即使是平滑管壁热管也能随着旋转数的增加而提高，沟槽管壁的热管增加得越加显著，给设计带来一定的灵活性。2

本词条内容贡献者为:

李航 - 副教授 - 西南大学