由于材質采用SUS304優質不銹合金鋼,使其具有較高的硬度,管子的鋼度也明顯提高,因此,具有很強的抗沖擊性能及抗振性能。
由于管子內壁光滑,使得其邊界層流底層厚度減薄,既強化換熱,又提高了抗結垢性能。
為了消除焊接應力,在保護氣體中以1050℃高溫進行熱處理。
鋼管均采用壓差進行泄漏檢查,氣壓試驗至10MPa,5分鐘無壓降。
2、詳細能比較:
一、導熱
由于銅管的導熱系數為100W/m℃,不銹鋼管的導熱系數為13W/m℃,這當然要影響總體傳熱系數。但是,不銹鋼管的壁厚可以減薄為1.0mm,而銅管因強度及沖蝕磨損等原因,其壁厚不能低于1.2mm。
根據公式:Rc= (1)
其中:Rc——導熱熱阻,㎡.k/w。
λ——導熱系數,W/(m.k)。
δ——管壁厚度,m
管材一定,λ不變時,根據公式(1),δ越小,Rc越小,傳熱系數越大。這就可以縮小不銹鋼管與銅管總體傳熱系數的差距。
由于銅管內外壁比不銹鋼更粗糙,容易結垢,增加了銅管的熱阻,這又使銅管與不銹鋼管總體傳熱系數的差距縮小。
二、對流放熱
使用不銹鋼管或使用銅管,管內流速都是紊流。影響對流放熱的最大因素是層流底層的厚度,因為層流底層中的傳熱是導熱,而水的導熱系數很低。在流動狀態相同的情況下,層流底層的厚度取決于管內壁的粗糙度。銅管內表面有氧化物,其粗糙度比不銹鋼管大得多,銅管的層流底層的厚度比不銹鋼管的層流底層厚度更大。這就使不銹鋼管的對流放熱系數比銅管的對流放熱系數大。
Rw= (2)
其中:Rw——對流放熱熱阻,㎡.k/w。
αw——對流放熱系數,W/㎡.k。
根據公式(2)αw越大,Rw越小。
三、凝結放熱系數
凝結放熱系數有膜狀凝結和珠狀凝結兩種,珠狀凝結放熱系數比膜狀凝結放熱系數大得多。但不銹鋼管外壁和銅管外壁哪種管材的珠狀凝結更多尚不清楚,但可以說兩種管材外壁大部份是膜狀凝結。膜狀凝結的放熱系數大小與膜的薄厚關系很大,因為在膜的內部是導熱,水膜的導熱系數特別低而膜的厚度又取決于管外壁的粗糙度。銅管外壁因氧化層的關系,比不銹鋼管粗糙得多。因此,不銹鋼管外壁的凝結放熱系數比銅管外壁的凝結放熱系數大。
Rm= (3)
其中:Rm——管外壁的凝結放熱熱阻,㎡.k/w。
αm——管外壁的凝結放熱系數,W/㎡.k。
根據公式(3),αm越大、Rm越小。
四、總體傳熱系數
K= (4)
其中:R——總熱阻,㎡.k/w。
K——總體傳熱系數,W/㎡.k。
由(4)可知:對流熱阻、導熱阻和凝結放熱熱阻都減小,則總熱阻減?。嚎偀嶙铚p小,總體傳熱系數增大。
在壁厚相同的情況下,不銹鋼管的總體傳熱系數比銅管低6%。由于使用比銅管薄的不銹鋼管,不銹鋼管的總體傳熱系數和凝結放熱系數都比銅管大,使不銹鋼管的總體傳熱系數得到提高。
換熱性能對照表
名稱 | 規格(㎜) | 材質 | 總體換熱系數(W/㎡.k) |
銅管 | 1 | HSn70-IA | 3682.413869 |
不銹鋼管 | 1 | AISI304 | 3460.327347 |
不銹鋼管 | 0.7 | AISI304 | 3760.628476 |
不銹鋼管 | 0.6 | AISI304 | 3872.606729 |
隨著運行時間的增長,銅管氧化層將越來越厚,傳熱效果會越來越差。而不銹鋼基本不會氧化,或氧化速度很慢。因此,不銹鋼管的換熱器與銅管的換熱器如果同時投運,運行時間越長,不銹鋼管的換熱器的經濟性將會比銅管的換熱器越來越更好。同時,銅管對冷卻水中的雜物的吸附能力比不銹鋼管更強得多,大大降低了設備的經濟性。
安全性能比較
不銹鋼管與銅管的工程特性
管材 | 銅管 | 鎳銅管 | 304/316不銹鋼管 |
密度t/m3 | 8.4 | 8.9 | 8 |
屈服強度MPa | 120 | 140 | 280-350 |
拉伸強度MPa | 330 | 390 | 550-659 |
延伸率% | 60 | 43 | 30-60 |
彈性模量MPa | 13.3 | 15.4 | 20 |
熱脹系數10-6 | 16 | 16 | 17 |
導熱系數w/mk | 100 | 30 | 13 |
從上表可以看出:不銹鋼管的屈服強度和抗拉強度都比銅管高,不銹鋼管的使用壽命必然要比銅管長,熱脹系數比銅管低,與管板更接近,因此,不易因熱脹冷縮面損傷了管子或影響脹口。
不銹鋼管與銅管的抗腐蝕性能
腐蝕種類 | 銅管 | 鎳銅管 | 304/316不銹鋼管 |
一般腐蝕 | 2 | 4 | 5 |
沖擊腐蝕 | 2 | 5 | 6 |
點蝕(運行狀態) | 4 | 5 | 4 |
點蝕(積滯狀態) | 2 | 4 | 2 |
高速沖擊 | 3 | 5 | 6 |
進口沖擊 | 2 | 4 | 6 |
蒸汽熱點腐蝕 | 2 | 4 | 6 |
氨蝕 | 2 | 5 | 6 |
注:表中的數值2-6表示抗腐蝕能力由小到大
由上表可知:不銹鋼管與銅管相比具有的優點:抗沖蝕性能好,能抗蒸汽帶水滴在高速中的沖擊腐蝕;抗氨腐蝕性能好:耐水側沖擊腐蝕,實現無銅離子系統,且PH值可提高,以減少腐蝕產生率,可提高冷卻水流速,達2.3m/s,最高可達3.5m/s,這樣既可提高總體傳熱系數,又可減少管內雜質的沉積。
不銹鋼管的熱傳導系數比銅管低,但通過減小壁厚使它們的熱傳導系數的差值縮小,由于不銹鋼管內壁比銅管更光滑,對流換熱系數比銅管高,不銹鋼管外壁比銅管光滑,凝結放熱系數比銅管高,根據多臺機組的測試和計算,壁厚為1.0mm的不銹鋼管比壁厚為1.2mm的銅管的總體傳熱系數高2.124%左右;隨著運行時間的增長,不銹鋼管的總體傳熱系數下降很緩慢,而銅管的總體傳熱系數下降速度比不銹鋼管大得多。從長遠考慮,使用不銹鋼管整體上提高機組的經濟性顯而易見,同時也提高了機組的安全性。
注:以上為轉載文章,資料僅供參考!