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导热气体管道

概述

导热气体管道 是一种辐射型 气体管道,用于在管道与其中流动的气体之间传递热量。和其他辐射管道一样,它适合铺设在高温或低温区域中,使管内介质在经过时能够吸收或释放热量。常见用途是让低温气体穿过过热区域,帮助它们降温。

导热液体管道 相比,它通常是较弱的换热器。气体管道 每秒只输送 1 kg/s 的冷却介质,而 液体管道 每秒输送 10 kg/s,因此即使材料与冷却介质属性完全相同,导热气体管道 传递的热量也只有一小部分。而且气体的热学属性通常也不如液体,因此在许多普通方案中,液体冷却总体上更有效。

尽管如此,导热气体管道 仍有几个重要优势。它适用于液体会失效或不安全的场合:

  • 气体没有上限温度,因此像涉及 岩浆 的高温环境不会把冷却介质煮沸并损坏管道。
  • Hydrogen 在极低温系统中特别有价值,因为它的凝结点低于除 超级冷却剂 之外所有液体的冰点。这使它非常适合极端低温用途,包括 液态氧 生产和 高硫天然气 处理。
  • 它每段只消耗 25 kg 材料,仅为 导热液体管道 的一半,而后者每段需要 50 kg,这在资源紧张时会很有意义。

管道材料的导热率只是公式的一部分。使用未绝热管道进行传热时,取的是管道材料与管内气体导热率的平均值,而对大多数气体来说,冷却介质的贡献都非常小。氢气是一个突出的例外;在不需要担心温度上限时,它通常是最好的气体冷却介质。实际上,Radiant Pipe 的乘法增益往往会被气体本身较低的导热率所削弱。

用于管道的材料仍然很重要。管道导热率的一些示例值如下:

在选择 导热气体管道 和液体管道时,决定因素通常取决于冷却介质。当系统需要承受极端高温、极低温,或材料预算有限时,使用 导热气体管道。若优先考虑最大传热能力,则使用液体管道。

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