[科普中国]-火管式热交换器

火管式热交换器是一种回收显热量(或显冷量)的空气能量回收装置。它与普通的空气换热器很相似，但是有两个根本的区别：其一，火管式热交换器的每一条管子就是一个独立的传热元件，称之热管；其二，火管式热交换器中间有分隔板，使每根管子同时处于两个空气通路中，流经热管换热器的一侧空气被加热而另一侧面空气被冷却。因此，火管式热交换器可以被利用来回收空气中的能量。

概述火管式热交换器是一种回收显热量(或显冷量)的空气能量回收装置。它与普通的空气换热器很相似，但是有两个根本的区别：其一，火管式热交换器的每一条管子就是一个独立的传热元件，称之热管；其二，火管式热交换器中间有分隔板，使每根管子同时处于两个空气通路中，流经火管式热交换器的一侧空气被加热而另一侧面空气被冷却。因此，火管式热交换器可以被利用来回收空气中的能量。1

原理热管是利用管内工作液体的相态变化和吸液芯多孔材料的毛细作用而起热传递作用的一种传热元件，热管内工作液体的选定取决于热管所处的冷端和热端状况以及工作温度，还要考虑到与管材的相容性。

当火管式热交换器的两侧分别跨在冷端和热端时，管内的工作液体就会在热管的热端蒸发而在冷端冷凝，在热管的长度方向形成两个工作段，即蒸发段和冷凝段。工作液体在蒸发段通过管壁从热气流(热源)中吸热而成为蒸气，蒸气在管中迅速流向冷凝段，在冷凝段通过管壁把热量传递给管外侧的冷气流(冷源)，于是工作液体被冷凝，变成液态的工作液{夺借助了吸液j簖的毛细压作用流回蒸发段．再从热气流吸热蒸发……如此循环，就可以把热气流中的热能传递给冷气流，或者把冷气流中的“冷”能传递给热气流，起着能量回收的作用。热管的倾斜度对传热特性有很大影响。只要使热管的冷凝段稍高于蒸发段，就会对液态工作液体的同流产生有利的作用，使热管的吸放热效应正常。但是当热管的冷凝段低于蒸发段，并低达某程度．即使吸液芯的毛细压作用也难以使工作液体返回蒸发段时．热管的吸放热效应就停止了。所以工程上可以通过控制热管的倾斜度达到三个目的：冬季和夏季的季节转换，防止送风过热以及防止盘管冰冻。

火管式热交换器的热交换效率和空气流通阻力与换热器的构造、排深、面风速以及两侧空气流量的比例等有关，有关技术资料应该经过试验确定。应该注意的是．在一般情况下，火管式热交换器只能够完成两股空气间显热部分的能量交换。目前工程上应用的火管式热交换器，在两侧空气量相等、面风速为2m/s、排深4排的使用条件下，显热交换效率在60%左右，空气阻力约为100～175Pa。1

应用火管式热交换器的应用：

(1)在空调的风管系统中连接火管式热交换器时，火管式热交换器必须水平安装或按设计要求保持一定的倾斜度。

(2)火管式热交换器的两侧分别连接新风管/送风管和回风管/排风管，为了使其在高效率下工作，两侧气流呈逆向流动状态。

(3)当流经火管式热交换器的两股气流温差较大且其中有一股气流的含湿量较大时，在火管式热交换器表面上可能产生结露现象(主要出现在冬季热风回收的排风侧)。如果凝结水量适中时可以提高换热效果，但在更多的情况下会有凝结水的析出，因此应注意收集和排放。

(4)火管式热交换器的换热效果是由控制火管式热交换器的倾斜度和旁通的方法来进行调节的。

(5)火管式热交换器对冬季热回收比较有利，夏季的冷回收效率较差。2

本词条内容贡献者为:

张静 - 副教授 - 西南大学