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产品名称 |
不锈钢波螺管（专利号ZL97240802.9） |
规格 |
直径范围：Φ12-28MM |
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材质 |
TP304，TP304L，TP316，TP316L等 |
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直长度：任意（单位mm） |
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类型 |
不锈钢焊管 |
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壁厚：0.4MM - 2MM |
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检验标准 |
ASTM A249/A249M，GB12771/2000 |
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产品特性 |
①比铜管的总体传热系数提高25~30%； |
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1.管壁导热换热分析
凝汽器的传热阻力主要由四部分构成：对流放热热阻＋污垢热阻＋管壁导热热阻＋凝结放热热阻，而管壁导热热阻仅占5%左右，起决定性作用的是污垢热阻、对流放热热阻和凝结热阻（见图解）。
在凝汽器中采用强化传热手段应当选择凝汽器两侧流体中热阻较大、对总传热系数起控制作用的一侧来实施。如果两侧热阻差不多，则需要在两侧同时采取强化传热措施。虽然铜的热传导系数要好于不锈钢，不锈钢的热传导系数大约是海军黄铜的1/6，但管壁的热阻仅占全部热阻值的2%～5%。可见，在凝汽器中热传导系数不完全反映实际的热传递。传热量的大小主要由总体传热系数来决定。不锈钢波螺管使凝汽器中占主导作用的三大热阻显著降低，与铜管相比，总体传热系数得到大幅提升，电厂凝汽器现场检测数据计算表明传热系数比铜管提高22%以上。
2.管外凝结换热分析
凝结换热有两种方式：
珠状凝结时的蒸汽与冷却壁面之间没有液膜阻隔，热阻大为减小，换热系数可达到膜状凝结时的5至10倍！
不锈钢波螺管螺旋根部凝结液体的表面张力作用可使其上形成的凝结液膜变薄，或形成珠状凝结，减小热阻；同时加强了液膜扰动，增大了换热面积。另外，由于螺旋槽道的作用，管壁上的凝结液体会迅速顺着螺旋槽脱离冷却壁面，有利于凝结换热。
实验数据表明：波螺管凝结换热系数较光管高50%～100%！
3.管内对流换热分析
波螺管强化管内单相介质流动换热的主要原因是在管子的内壁面产生螺旋流和边界层分离流。
螺旋流存在使流体与管壁的相对速度增加，同时引起流体旋转，使边界层厚度减薄并在边界层内产生扰动，从而使传热增强。对流动沸腾而言，螺旋流所引起的离心力使蒸汽中夹带的液滴容易返回液膜，从而推迟壁面干涸的出现。
分离流的主要作用是扰动边界层的流体，使该处流体径向混合较均匀，从而增强换热。
另外螺旋流使液体沿管周分布趋于均匀，因而，层状流的现象不易发生，故对水平流动沸腾特别有效。
4.换热效果计算实例
对Hsn70-1A铜光管、不锈钢光管、不锈钢波螺焊管（螺纹深＝0.8mm；螺距＝10mm）进行计算。
计算选用管材的参数：
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材料 |
外径d1：m |
内径d2：m |
导热系数λ W/ （m·K） |
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Hsn70-1A |
0.025 |
0.023 |
108.9 |
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TP304光管 |
0.025 |
0.0236 |
13.8 |
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TP304波螺管 |
0.025 |
0.0236 |
13.8 |
计算采用的凝汽器原始数据及条件：
（1）凝汽器蒸汽负荷 =260t/h=72.22 kg/s
（2）凝汽器压力= 4.9 kPa
（3）冷却水进口温度 =20℃
（4）冷却水进口温度 =28.35℃
（5）冷却管内水的流速 =2 m/s
计算结果：
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项目 |
凝结换热系数 |
导热系数 |
对流换热系数 |
总体传热系数 |
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Hsn70-1A |
6657 |
151174 |
7291 |
3238 |
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TP304光管 |
6921 |
19157 |
7052 |
2883 |
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TP304波螺管 |
6921 |
19157 |
18629 |
3944 |
从计算实例可见，不锈钢波螺管总传热系数比铜管高18%！
二、 耐腐蚀性
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不同材质冷却管耐腐蚀性能（耐蚀性：1最低，6，最高） |
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腐蚀形态 |
HSn70-1 |
HA177-2 |
90-10 |
70-30 |
TP304 |
Ti |
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均匀腐蚀 |
2 |
3 |
4 |
4 |
5 |
6 |
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溃蚀 |
2 |
2 |
4 |
5 |
6 |
6 |
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点蚀（流动） |
4 |
4 |
6 |
5 |
4 |
6 |
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点蚀（静水） |
2 |
2 |
5 |
4 |
1 |
6 |
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高速水流冲蚀 |
3 |
3 |
4 |
5 |
6 |
6 |
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进口冲击腐蚀 |
2 |
2 |
3 |
4 |
6 |
6 |
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蒸汽冲蚀 |
2 |
2 |
3 |
4 |
6 |
6 |
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应力腐蚀 |
1 |
1 |
6 |
5 |
5 |
6 |
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氯化物腐蚀 |
3 |
5 |
6 |
5 |
1 |
6 |
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氨腐蚀 |
2 |
2 |
4 |
5 |
6 |
6 |
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微生物腐蚀 |
5 |
5 |
4 |
4 |
2 |
3 |
从上表可知，不锈钢管的耐蚀性优于Cu及Cu-Ni合金管，仅次于钛管。它适用于含氨不超过1000ppm的清洁淡水和污染水质，以及pH>9的碱性水都具有良好的耐蚀性，优良的耐氨腐蚀性可用于空冷区取代B 30管。通常氨腐蚀容易发生在凝汽器管束中的空冷区，此区积集了一些非凝结气体：NH3，CO2，O2等，而铜管对氨的应力腐蚀尤为敏感，而不锈钢管对氨并不敏感，因此，化工厂、化肥厂的自备电厂，使用不锈钢管是再好不过的事情了。
另外，由于不锈钢的强度和表面硬度都高于铜管，不论是汽侧的高速蒸汽及水滴，还是水侧的泥沙污垢及入口端流，都不可能对不锈钢管形成冲蚀，因此，它更能适应于江、河等含砂污垢水质条件，及排汽温度较高的循环水供热场合。
三、 抗振性
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材质 |
密度 |
线膨胀系数 |
比热 |
导热率 |
弹性模量kgf/mm2 |
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HSn70-1A |
8.53 |
20.2 |
375(0.090) |
108.9(0.26) |
11 200 |
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TP304 |
7.9 |
17.0 |
502(0.12) |
16(0.039) |
24 400 |
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Ti管 |
4.51 |
8.4 |
519(0.124) |
17(0.041) |
10 850 |
汽轮机的高速蒸汽和水滴将是产生凝汽管子振动的主要来源，不锈钢管的弹性模量比铜管、钛管高，允许有较大跨距而不振动。经计算在相同条件下，不锈钢管的抗振性相对铜管要好。
四、 抗结垢性
运行若干年后的不锈钢管凝汽器图
在实际运行中，不锈钢凝汽器没有或者很少结垢。其原因有两个，一是由于循环水在管内的流动产生了边界层分离流，不存在沿管壁低流速层，污垢难以附着在管内壁面。二是由于污垢层与不锈钢波螺管的热胀系数差别很大，当它们受热时，紧贴在一起的两层由于型线曲率变化不等而自动脱离在高速水的冲击下，污垢层早已不存在。
五、 易维护性
由于不锈钢波螺管管壁能始终保持极高的光洁度，机械清洗很容易将污垢除掉；优化设计的波纹深度 e = 0.5～0.8mm，一般采用胶球清洗即可，可轻松清理凝汽器长期运行而产生的结垢。此外其它清洗方式，如高压水、塑胶弹、酸洗等对铜管而言具有很大破坏性的清洗方式，对于不锈钢管来说基本上没有伤害，而且免去了铜管需要镀膜之类的麻烦，因此清洗维护比铜管方便得多。
满足同样换热要求的一台设备，不锈钢波螺管的用量只有铜管用量的60%左右，因此一次投入的总价与铜管相比并不高，而且不锈钢强化管的使用寿命是铜管的3倍，加上运行维护费用低，年平均成本只相当于铜管的15%左右。