[科普中国]-分离式热管换热器

结构与原理

分离式热管换热器是由若干根高频翅片管组焊成、彼此独立的热管束组成。它具有良好的导热性能，冷、热端相对应的各片管束通过蒸汽导管和回流导管连接，构成各自独立的封闭管路系统，其立面结构如下图所示。

分离式热管换热器是单管型热管换热器的发展。在单管型热管换热器中，蒸发段和凝结段是一支热管的两个部分，换热器是由若干支单管构成的。而分离式热管换热器则不同，其蒸发段和凝结段不再由单独的热管元件组成，而是分离成两个部分，组成了两个换热器：蒸发器和冷凝器。

蒸发器在下部，凝结器在上部，中间用蒸汽通道（上升管）和凝液回流通道（下降管）相连。蒸发器内部因沸腾而产生的蒸汽，通过上升管，流动到上部的冷凝器凝结，凝结液通过下降管回流到蒸发器二这样，依靠内部介质的连续相变，完成了热量的连续转移。

特点(1)分离式热管换热器由两个相对独立的部分组成，每部分可方便地安装在需要吸热和放热的管道上，这样就避免了对管道系统做大的改动。在大功率的余热回收系统中，冷热流体的流量很大，管道直径大，很难弯曲和引出，应用分离型换热器就显得特别方便。

(2)因为分离型由两个基本上独立的换热器组成，因而每个换热器的传热面积都可以根据需要而改变，管束尺寸、管子规格、排列方式等都可独立选择。

(3)因为冷热两流体被完全隔离，两流体不会发生互相泄漏和互相掺混的情况，避免了易燃易爆流体在换热过程中可能发生的安全事故。

(4)可以在现场进行管内介质的灌注和排气工艺．在运行过程中，产生的不凝结气体容易排掉，若发现热管性能下降，可在现场进行维护。

(5)可远距离传输热量，蒸发器和冷凝器可以相距几十米，仍能正常工作。

(6)从一种热流体获得的热量，可用来加热两种不同的冷流体，反之，从两种热流体获得的热量，可用来加热一种冷流体。

(7)在同一个换热器中，可以同时实现顺流和逆流。高温流体的入口管束与低温流体的入口管束相连接，构成冷热流体的顺流换热，而其他仍可保留逆流形式换热。这种独特的排列方式可以降低高温流体入口管束的管内蒸汽温度，使管内介质处于允许的温度和压力之下，也可以升高低温流体入口管束的管内温度，以避免温度过低的不利影响。1

运行条件为了使分离式热管换热器能正常运行，需要满足并保证下列条件：

(1)保证运行压差。热管内的介质不是依靠外界动力驱动，而是依靠内部介质的液位差驱动。液位差是指冷凝器中的液位与蒸发器中的液位之差。为此，冷凝器应位于蒸发器之上，且保持一定的高度差。

(2)保持管内介质处于一定的压力范围下 当冷热流体的流量或温度偏离设计值，或发生激烈波动时，管内介质的温度和压力会随之发生激烈波动，从而影响设备的安全运行。为此，需要设置自动监测、报警、控制系统和旁通管道系统。

(3)需要防止管内不凝气体的产生和积聚。当设备因故停机时，管内会处于真空状态，空气会自动漏入，在开机运行时，须自动排气并补充介质。

(4)在余热回收的应用中，一般以水作为管内的工作介质，为了防止空气的渗漏，应保证管内一直在正压状态下运行。