銅管與不銹鋼管換熱效果的對比分析

銅管與不銹鋼管換熱效果的對比分析 銅管和不銹鋼管是常用的材料，經(jīng)常在兩者之間做出選擇。如果用作換熱管，誰更好？本文將通過對銅管和不銹鋼管換熱效果的對比分析，解決這個問題，得出可靠的結(jié)論。

1、不銹鋼換熱管的優(yōu)點

1、換熱管采用0.5-0.8mm薄壁管，提高了整體換熱性能。在相同的換熱面積下，不銹鋼管的整體傳熱系數(shù)高于銅管 2.121-8.408%。 2、由于材料采用SUS304優(yōu)質(zhì)不銹合金鋼，硬度高，管道鋼度顯著提高，具有較強(qiáng)的抗沖擊性和抗振性。 3、由于管道內(nèi)壁光滑，邊界層流底層厚度減薄，不僅加強(qiáng)了換熱，而且提高了抗結(jié)垢性能。 4、在1050℃高溫下進(jìn)行熱處理，以消除焊接應(yīng)力。 5、所有鋼管均采用壓差進(jìn)行泄漏檢查，氣壓試驗為10mpa，5分鐘無壓降。

二、詳細(xì)性能比較

1、導(dǎo)熱

銅管的導(dǎo)熱系數(shù)為100W/m℃不銹鋼管的導(dǎo)熱系數(shù)為13W/m℃，這當(dāng)然會影響整體傳熱系數(shù)。但不銹鋼管壁厚可減少0.5~0.8mm，銅管由于強(qiáng)度和侵蝕磨損等原因 因此，其壁厚不得低于 1.2mm。 根據(jù)公式：Rc=（1） Rc——導(dǎo)熱阻，m2k/w。 λ——導(dǎo)熱系數(shù)，W/(m.k)。 δ——管壁厚度，m 管材一定，λ不變時，按公式(1)，δRC越小，傳熱系數(shù)越大。這樣可以縮小不銹鋼管與銅管整體傳熱系數(shù)的差距。 由于銅管內(nèi)外壁比不銹鋼粗糙，容易結(jié)垢，增加了銅管的熱阻，從而縮小了銅管與不銹鋼管整體傳熱系數(shù)的差距。

2、對流放熱

使用不銹鋼管或銅管，管內(nèi)流速為湍流。影響流放熱的最大因素是層流底層的厚度，因為層流底層的傳熱是導(dǎo)熱的，而水的導(dǎo)熱系數(shù)很低。層流底層的厚度取決于管內(nèi)壁的粗糙度。銅管內(nèi)表面有氧化物，其粗糙度遠(yuǎn)大于不銹鋼管，銅管底層厚度大于不銹鋼管底層厚度。這使得不銹鋼管的對流放熱系數(shù)大于銅管。 Rw=(2) Rw——對流熱阻，m2k/w。 αw——對流放熱系數(shù)，w/m2.k。 根據(jù)公式(2)αw越大，Rw越小。

3、冷凝放熱系數(shù)

凝結(jié)放熱系數(shù)有膜凝結(jié)和珠凝結(jié)兩種，珠凝結(jié)放熱系數(shù)遠(yuǎn)大于膜凝結(jié)放熱系數(shù)。但目前尚不清楚不銹鋼管外壁和銅管外壁的珠狀凝結(jié)，但可以說，這兩種管道的外壁大多是膜狀凝結(jié)。膜凝結(jié)的放熱系數(shù)與膜的厚度密切相關(guān)，因為膜的內(nèi)部是導(dǎo)熱系數(shù)，水膜的導(dǎo)熱系數(shù)特別低，膜的厚度取決于管外壁的粗糙度。由于氧化層的原因，銅管外壁比不銹鋼管粗糙得多。因此，不銹鋼管外壁的凝結(jié)放熱系數(shù)大于銅管外壁的凝結(jié)放熱系數(shù)。 Rm=（3） Rm——管道外壁的冷凝和放熱熱阻為m2k/w。 αm——管外壁的冷凝放熱系數(shù)，w/m2.k。 根據(jù)公式(3)，αm越大，RM越小。 {h3}1cd560cb7820d478 K=（4） R——總熱阻，m2k/w。 K——整體傳熱系數(shù)，w/m2.k。 (4)可以看出，對流熱阻、導(dǎo)熱阻和冷凝放熱阻降低，總熱阻降低:總熱阻降低，整體傳熱系數(shù)增加。 在壁厚相同的情況下，不銹鋼管的整體傳熱系數(shù)比銅管低6%。由于使用比銅管薄的不銹鋼管，不銹鋼管的整體傳熱系數(shù)和凝結(jié)放熱系數(shù)大于銅管，提高了不銹鋼管的整體傳熱系數(shù)。 換熱性能對照表 規(guī)格（㎜） 整體換熱系數(shù)（W/㎡.k） HSn70-IA 3682.413869 不銹鋼管 AISI304 3460.327347 不銹鋼管 AISI304 3760.628476 不銹鋼管 AISI304 3872.606729

5、長期經(jīng)濟(jì)

隨著運(yùn)行時間的增加，銅管的氧化層會越來越厚，傳熱效果會越來越差。不銹鋼基本上不會氧化，或者氧化速度很慢。因此，如果不銹鋼管的換熱器和銅管的換熱器同時投入運(yùn)行，運(yùn)行時間越長，不銹鋼管的換熱器的經(jīng)濟(jì)性就越好。同時，銅管對冷卻水中雜物的吸附能力遠(yuǎn)強(qiáng)于不銹鋼管，大大降低了設(shè)備的經(jīng)濟(jì)性。

6、比較安全性能

不銹鋼管和銅管的工程特點 304/316不銹鋼管 密度t/m3

8.4

8.9

屈服強(qiáng)度MPa 280-350 拉伸強(qiáng)度MPa 550-659 延伸率% 30-60 MPa彈性模量 13.3 15.4 熱脹系數(shù)10-6 導(dǎo)熱系數(shù)w/導(dǎo)熱系數(shù)mk 從上表可以看出，不銹鋼管的屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度高于銅管，不銹鋼管的使用壽命必須長于銅管，熱膨脹系數(shù)低于銅管，更接近管板。因此，由于熱膨脹和冷收縮表面，不易損壞管道或影響膨脹口。 不銹鋼管和銅管的耐腐蝕性 腐蝕種類 304/316不銹鋼管 一般腐蝕 沖擊腐蝕 點蝕(運(yùn)行狀態(tài)) 點蝕(積滯狀態(tài)) 高速沖擊 進(jìn)口沖擊 蒸汽熱點腐蝕 注：表中的值2-6表示耐腐蝕性由小到大。 從上表可以看出：與銅管相比，不銹鋼管具有良好的耐腐蝕性、高速蒸汽帶水滴的沖擊腐蝕性；氨腐蝕性能好：耐水側(cè)沖擊腐蝕，實現(xiàn)無銅離子系統(tǒng)，提高PH值，降低腐蝕率，提高冷卻水流量 2.3m/s，最高可達(dá) 3.5m/s，這不僅可以提高整體傳熱系數(shù)，還可以減少管道中雜質(zhì)的沉積。

三、效益評估與結(jié)論

不銹鋼管的導(dǎo)熱系數(shù)低于銅管，但通過降低壁厚來降低導(dǎo)熱系數(shù)的差值，因為不銹鋼管的內(nèi)壁比銅管更光滑，對流換熱系數(shù)高于銅管，不銹鋼管的外壁比銅管更光滑，冷凝放熱系數(shù)高于銅管。根據(jù)多臺機(jī)組的測試和計算，壁厚為0.7mm的不銹鋼管的整體傳熱系數(shù)高于壁厚為1mm的銅管 2.124%左右；隨著運(yùn)行時間的增加，不銹鋼管的整體傳熱系數(shù)下降緩慢，銅管的整體傳熱系數(shù)下降速度遠(yuǎn)大于不銹鋼管。 同時，不銹鋼管比銅管具有更好的耐腐蝕性、抗振性和耐磨性，使用壽命是銅管的三倍。從長遠(yuǎn)來看，使用不銹鋼管來提高機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性是顯而易見的，但也提高了機(jī)組的安全性。 銅管雖然是好材料，但不是萬能的。當(dāng)適用材料有多種選擇時，應(yīng)耐心比較性能、壽命、價格等因素，選擇最佳方案。只有這樣，合格的工作才能以最低的成本完成。 ***生產(chǎn)不銹鋼冷媒換熱管，冷水機(jī)熱泵管，霧森人造霧管，不銹鋼盤管，不銹鋼水管等，添加微信18929965023??免費(fèi)寄樣（備注：公司名稱，聯(lián)系人，電話地址，快遞費(fèi)我公司付！）***