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氢冷器是汽轮机组的一个重要组成部分，其作用是把发电机产生的热量带走，保证发电机的有效运转。其运行工况的正常与否，直接影响到整个机组的安全和经济运行。保证最好的换热效果是电厂节能的重要途径。而换热管是氢冷器的重要换热元件，换热管性能的好坏直接决定氢冷器的换热效率。目前很多氢气冷却器的换热管是白铜管，使用寿命较短，给发电机组的正常运行带来了隐患。下面我们就详细说明一下不锈钢换热管不仅可以替代白铜管，而且还具有白铜管无可比拟的技术优势。
一、关于铜和不锈钢换热管换热效果的探讨和论证
1、论证用不锈钢替代白铜后，氢冷器是否还可以达到原来的换热效果。
氢冷器换热管的换热过程分为5个部分，就是管的外层介质（氢气）把热量传给换热管的外层管壁，外层管壁再通过管壁将热量传到内层管壁，然后内层管壁把热量传给管内介质（水），最后管内介质把热量带走。既然有传热，那么就会产生热阻，传热效率的高低直接由热阻的大小决定。换热管的单元传热图如下
由上图可知，氢气产生的热阻为R1，管外壁的热阻为R2，管壁热阻为R3，管内壁热阻为R4，水的热阻为R5。其中R1、R5是由氢气和水的物理特性决定的，R2、R4是由管壁的污垢厚度决定的（其实从某种程度上来说，管壁的污垢热阻也是由管的材料决定的，因为不同的材料产生的污垢厚度不同），R3是由热管的材料决定的。查GB151-1999及传热学第四版可知，氢冷器在正常工况的温度下，可分别得出以下参数：
①氢气的热阻R1=0.45㎡.℃/W；
②水的热阻R5=1.43㎡.℃/W；
③无论使用铜还是钢，管外壁气侧污垢热阻都可忽略不计，即R2=0；
④白铜管内壁水侧污垢热阻约为R4=0.0008㎡.℃/W（因铜管内表面会产生氧化物，所以内壁的污垢热阻要比钢管的略大）；不锈钢管水侧的污垢热阻约为R4=0.00075㎡.℃/W ；
⑤R3是由材料决定的，如果使用1mm厚的白铜管，则R3=1/53=0.018㎡.℃/W；如果使用0.8mm厚的不锈钢管，则R3=0.8/28=0.028。
1）当使用1mm厚的白铜管时，总传热系数为
K=1/（1/R1+1/R3+1/R4+1/R5）=1/（1/0.45+1/0.018+1/0.0008+1/1.43）=1308.48 W/㎡.℃。
2）当使用0.8mm的不锈钢管时，总换热系数为
K=1/（1/R1+1/R3+1/R4+1/R5）=1/（1/0.45+1/0.028+1/0.00075+1/1.43）=1371.97 W/㎡.℃。
由上述计算可知，在管径和管长不变的情况下，使用壁厚为0.8mm的不锈钢管的总传热系数比使用壁厚为1mm的白铜管要大。也就是說，壁厚0.8mm的钢管的换热效果甚至优于壁厚为1mm的白铜管。
因此，用不锈钢管替换白铜管后，氢冷器完全能达到原来的换热效果。
至于换热管外面的翅片，我们可以使用铝翅片。在换热管外加翅片的主要目的是增大换热面积，而换热面积的大小是由翅化比决定的。我们所使用的铝翅片的翅化比可以达到1：16甚至1：24，就是把换热面积增大16倍或24倍。所以基管用不锈钢，翅片用铝片是一个比较好的组合方式，也是新一代发电厂用得比较多的。
2、换热管壁厚的多少直接影响换热性能，理论上来说，管壁越薄越好，但实际使用中，铜管总是比不锈钢管厚，不锈钢换热管的壁厚可以取到0.8mm，甚至0.6mm，而铜管的壁厚至少要取1mm以上。
这就涉及到钢和铜的特性问题，因为铜管与钢管板很难焊接，因此铜管必须要有足够的厚度才可以在胀管时被胀紧，只有壁厚取1mm以上，铜管才更容易胀管，才能保证管孔和管板之间的密封性。而钢管则不同，因为钢容易焊接，所以一般是采取强度胀+密封焊的方式与管板链接，所以钢管的壁厚就可以减薄。
二、不锈钢换热管的优点
1、 换热管采用 0.6—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 316L 优质不锈合金钢，使其具有较高的硬度，管子的刚度也明显提高，因此，具有很强的抗冲击性能及抗振性能。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。
3、由于铜管内外壁比不锈钢更粗糙，容易结垢，增加了铜管的污垢热阻，使铜管比不锈钢管的总体传热系数更小。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。
4、不锈钢管比铜管更耐点腐蚀，抗振性和耐磨性能好，使用寿命是铜管的三倍。从长远考虑，使用不锈钢管整体上提高机组的经济性显而易见，同时也提高了机组的安全性。
综上所述，氢气冷却器中的白铜管被316L不锈钢管取代是未来的一个趋势。使用316L不锈钢换热管后，氢气冷却器的传热效率和寿命都会大大增加。
一、关于铜和不锈钢换热管换热效果的探讨和论证
1、论证用不锈钢替代白铜后，氢冷器是否还可以达到原来的换热效果。
氢冷器换热管的换热过程分为5个部分，就是管的外层介质（氢气）把热量传给换热管的外层管壁，外层管壁再通过管壁将热量传到内层管壁，然后内层管壁把热量传给管内介质（水），最后管内介质把热量带走。既然有传热，那么就会产生热阻，传热效率的高低直接由热阻的大小决定。换热管的单元传热图如下
由上图可知，氢气产生的热阻为R1，管外壁的热阻为R2，管壁热阻为R3，管内壁热阻为R4，水的热阻为R5。其中R1、R5是由氢气和水的物理特性决定的，R2、R4是由管壁的污垢厚度决定的（其实从某种程度上来说，管壁的污垢热阻也是由管的材料决定的，因为不同的材料产生的污垢厚度不同），R3是由热管的材料决定的。查GB151-1999及传热学第四版可知，氢冷器在正常工况的温度下，可分别得出以下参数：
①氢气的热阻R1=0.45㎡.℃/W；
②水的热阻R5=1.43㎡.℃/W；
③无论使用铜还是钢，管外壁气侧污垢热阻都可忽略不计，即R2=0；
④白铜管内壁水侧污垢热阻约为R4=0.0008㎡.℃/W（因铜管内表面会产生氧化物，所以内壁的污垢热阻要比钢管的略大）；不锈钢管水侧的污垢热阻约为R4=0.00075㎡.℃/W ；
⑤R3是由材料决定的，如果使用1mm厚的白铜管，则R3=1/53=0.018㎡.℃/W；如果使用0.8mm厚的不锈钢管，则R3=0.8/28=0.028。
1）当使用1mm厚的白铜管时，总传热系数为
K=1/（1/R1+1/R3+1/R4+1/R5）=1/（1/0.45+1/0.018+1/0.0008+1/1.43）=1308.48 W/㎡.℃。
2）当使用0.8mm的不锈钢管时，总换热系数为
K=1/（1/R1+1/R3+1/R4+1/R5）=1/（1/0.45+1/0.028+1/0.00075+1/1.43）=1371.97 W/㎡.℃。
由上述计算可知，在管径和管长不变的情况下，使用壁厚为0.8mm的不锈钢管的总传热系数比使用壁厚为1mm的白铜管要大。也就是說，壁厚0.8mm的钢管的换热效果甚至优于壁厚为1mm的白铜管。
因此，用不锈钢管替换白铜管后，氢冷器完全能达到原来的换热效果。
至于换热管外面的翅片，我们可以使用铝翅片。在换热管外加翅片的主要目的是增大换热面积，而换热面积的大小是由翅化比决定的。我们所使用的铝翅片的翅化比可以达到1：16甚至1：24，就是把换热面积增大16倍或24倍。所以基管用不锈钢，翅片用铝片是一个比较好的组合方式，也是新一代发电厂用得比较多的。
2、换热管壁厚的多少直接影响换热性能，理论上来说，管壁越薄越好，但实际使用中，铜管总是比不锈钢管厚，不锈钢换热管的壁厚可以取到0.8mm，甚至0.6mm，而铜管的壁厚至少要取1mm以上。
这就涉及到钢和铜的特性问题，因为铜管与钢管板很难焊接，因此铜管必须要有足够的厚度才可以在胀管时被胀紧，只有壁厚取1mm以上，铜管才更容易胀管，才能保证管孔和管板之间的密封性。而钢管则不同，因为钢容易焊接，所以一般是采取强度胀+密封焊的方式与管板链接，所以钢管的壁厚就可以减薄。
二、不锈钢换热管的优点
1、 换热管采用 0.6—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 316L 优质不锈合金钢，使其具有较高的硬度，管子的刚度也明显提高，因此，具有很强的抗冲击性能及抗振性能。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。
3、由于铜管内外壁比不锈钢更粗糙，容易结垢，增加了铜管的污垢热阻，使铜管比不锈钢管的总体传热系数更小。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。
4、不锈钢管比铜管更耐点腐蚀，抗振性和耐磨性能好，使用寿命是铜管的三倍。从长远考虑，使用不锈钢管整体上提高机组的经济性显而易见，同时也提高了机组的安全性。
综上所述，氢气冷却器中的白铜管被316L不锈钢管取代是未来的一个趋势。使用316L不锈钢换热管后，氢气冷却器的传热效率和寿命都会大大增加。