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铜管和不锈钢换热管的性能对比

2018-03-19
 

铜管和不锈钢换热管的性能对比

 

不锈钢换热管:是以不锈钢为材质的一种器件,是换热器的元件之一,置于筒体之内,用于两介质之间热量的交换。

不锈钢换热管具有以下优点:

  1.换热管采用0.5-0.8mm的薄壁管材,提高了整体换热性能,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%

  2.由于材质采用SUS304优质不锈合金钢,使其具有较高的硬度,管子的钢度也明显提高,因此,具有很强的抗冲击性能及抗振性能。

  3.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,又提高了抗结垢性能。为了消除焊接应力,在保护气体中以1050℃高温进行热处理。钢管均采用压差进行泄漏检查,气压试验至10MPa5分钟无压降。

  铜管:又称紫铜管,有色金属管的一种,是压制的和拉制的无缝管。铜管具备坚固、耐腐蚀的特性,而成为现代承包商在所有住宅商品房的自来水管道、供热、vwin手机版管道安装的首选。铜管是较佳供水管道。

铜管的优点:

  1、重量较轻,导热性好,低温强度高。常用于制造换热设备(如冷凝器等)。也用于制氧设备中装配低温管路。直径小的铜管常用于输送有压力的液体(如润滑系统、油压系统等)和用作仪表的测压管等。

  2、铜管具备坚固、耐腐蚀的特性,而成为现代承包商在所有住宅商品房的自来水管道、供热、vwin手机版管道安装的首选。

  3、铜管融众多优点于一身:它坚强,具有一般金属的高强度;同时又比一般金属易弯曲、易扭转、不易裂缝、不易折断,并具有一定的抗冻胀和抗冲击能力,因此建筑中的供水系统中铜水管一经安装,使用起来安全可靠,甚至无需维护和保养。

  铜管的缺点:就铜管而言,价位高是它的较大缺点,是目前较高档的水管,通常采用焊接工艺安装之后会终身不漏水。铜管接口处连接主要取决于施工的工艺水平,对施工质量要求较高。

  下面将从以下几个方面来阐述铜管和不锈钢换热管不同之处

  铜管和不锈钢换热管的性能对比如下:

  一、铜管和不锈钢换热管的性能对比之导热

  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0.5~0.8mm,而铜管因强度及冲蚀磨损等原

  因,其壁厚不能低于1.2mm

  根据公式:Rc=1)其中:Rc—导热热阻,m2k/w。λ—导热系数,W/(m.k)

  δ—管壁厚度,m

  管材一定,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更粗糙,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。

  二、铜管和不锈钢换热管的性能对比之对流放热

  使用不锈钢管或使用铜管,管内流速都是紊流。影响对流放热的较大因素是层流底层的厚度,因为层流底层中的传热是导热,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多,铜管的层流底层的厚度比不锈钢管的层流底层厚 度更大。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)

  其中: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。

  三、铜管和不锈钢换热管的性能对比之凝结放热系数

  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多。但不锈钢管外壁和铜管外壁哪种管材的珠状凝结更多尚不清 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,水膜的导热系数数特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,比不锈钢管粗糙得多。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

  其中:Rm—管外壁的凝结放热热阻,m2k/wαm—管外壁的凝结放热系数,w/m2.k。根据公式(3),αm越大、Rm越小。

  

 

 四、铜管和不锈钢换热管的性能对比之总体传热系数

  K=4

  其中:R—总热阻,m2k/wK—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。

 

铜管和不锈钢管换热性能对照表

名称

规格(mm)

材质

总体换热系数(W/m².k

铜管

1

HSn70-IA

3682.423869

不锈钢管

1

AI304

3460.327347

不锈钢管

0.7

AI304

3760.628476

不锈钢管

0.8

AI304

3872.686729

 五、铜管和不锈钢换热管的性能对比之长远的经济性

  随着运行时间的增长,铜管氧化层将越来越厚,传热效果会越来越差。而不锈钢基本不会氧化,或氧化速度很慢。因此,不锈钢管的换热器与铜管的换热 器如果同时投运,运行时间越长,不锈钢管的换热器的经济性将会比铜管的换热器越来越更好。同时,铜管对冷却水中的杂物的吸附能力比不锈钢管更强得多,大大 降低了设备的经济性。

  六、铜管和不锈钢换热管的性能对比之安全性能比较

  铜管和不锈钢换热管的工程特性表

铜管与不锈钢管换热工程特性表

管材

铜管

镍铜管

304/316不锈钢管

密度t/m³

8.4

&8.9

8

屈服强度Mpa

120

140

280-350

拉伸强度Mpa

330

390

550-659

延伸率%

60

43

30-60

弹性模量Mpa

13.3

15.4

20

热胀系数10-6

16

16

17

热导系数w/mk

100

30

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,不锈钢管的使用寿命必然要比铜管长,热胀系数比铜管低,与管板更接近,因此,不易因热胀冷缩面损伤了管子或影响胀口。