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空調(diào)換熱管材質(zhì)——銅與不銹鋼的巔峰對決(上)

發(fā)布時間:2020-09-24 點擊次數(shù):3636

       小編之前發(fā)過一篇文章關(guān)于<不銹鋼管將打破空調(diào)行業(yè)“非銅不可”的局面>,引來了廣大網(wǎng)友的關(guān)注和質(zhì)疑:

網(wǎng)友評論圖.png

       這次,我們直面網(wǎng)友的質(zhì)疑,告訴大家科研一直在進步,空調(diào)換熱管將有新選擇;今天我們來分析:銅管和不銹鋼換熱管的性能對比——導熱性


       由于銅管的導熱系數(shù)為100W/m℃,不銹鋼管的導熱系數(shù)為13W/m℃,不銹鋼管的導熱系數(shù)大約為銅管的1/7。這當然會影響總體傳熱系數(shù)。


       銅管因強度及沖蝕磨損等原因,其壁厚不能低于1.2mm。但是,不銹鋼管因為其強度高,壁厚可以減薄0.5~0.8mm。

不銹鋼管與銅管的工作特性.png

       根據(jù)公式:Rc=δ / λ,其中Rc——導熱熱阻,單位:m2k/w。λ——導熱系數(shù),單位:W/(m.k)。δ——管壁厚度,單位:m。


       管材一定,λ不變時,根據(jù)公式,δ越小,Rc越小,傳熱系數(shù)越大。這就可以縮小不銹鋼換熱管與銅管總體傳熱系數(shù)的差距。


       雖然銅管的導熱系數(shù)比不銹鋼管大,但根據(jù)美國傳熱學會 (HEI)標準《表面式蒸汽凝汽器》中規(guī)定的總體傳熱系數(shù)公式進行比較,使用不銹鋼管的整體傳熱并不比銅管差,有時還會略好一點。

總體傳熱系數(shù)公式.png

       因為用管前后,仍采用原有的管路設(shè)計,結(jié)構(gòu)系數(shù)C1和溫度修正系數(shù)βt不變,所以 K值取決于 βc、βm和 V。


       使用不銹鋼管后 ,βm、V會有所降低 ,但不銹鋼管厚度比銅管薄,一般為銅管的50~70%,可以部分抵消不銹鋼管材質(zhì)熱導率低的影響。管壁熱阻只占總熱阻的2~5%,而材料的影響比較大。

管徑修正系數(shù).png


       依據(jù)表3,黃銅管的βm為0.922(參照壁厚為0.88mm),304不銹鋼管的βm為0.91(壁厚0.5mm);綜合考慮材料和壁厚,不銹鋼管的傳熱性能比銅管低很少。

管材與壁厚、循環(huán)水溫度修正系數(shù).png

       與銅合金管相比,不銹鋼換熱管腐蝕產(chǎn)物較少,管壁光潔,不易沾污,因此具有較高的清潔系數(shù)和較低的流動阻力,清潔系數(shù)βc會提高到0.9左右。


       以25mm管徑的不銹鋼管和銅管為例,管壁從1mm變?yōu)?.5mm。不銹鋼管內(nèi)徑增加,循環(huán)水通流面積增大,冷卻面積可以提高,但管道內(nèi)流速會下降5%左右。

銅管和不銹鋼管取用的修正系數(shù).png

       根據(jù)以上分析及數(shù)據(jù),對使用銅管和不銹鋼管的傳熱系數(shù)計算如下:

       使用25×1銅管時傳熱系數(shù):k=2706×0.80×0.922×0.989×√2=2791.6。使用25×0.5不銹鋼管時的傳熱系數(shù):k=2706×0.85×0.91×0.989×√1.9=2853.4 。


       由計算可知,空調(diào)換熱管中,不銹鋼傳熱系數(shù)比使用銅時還要高2%左右。下回與大家分享空調(diào)換熱管的對流放熱性、凝結(jié)放熱系數(shù)和耐腐蝕性是如何完敗銅管的,敬請關(guān)注!


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