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換熱器 種類

主要是能介紹一些換熱器常識
提問者:網(wǎng)友 2017-06-06
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一.換熱器的概念 換熱器是將熱流體的部分熱量傳遞給冷流體的設(shè)備,又稱熱交換器。換熱器是化工,石油,動力,食品及其它許多工業(yè)部門的通用設(shè)備,在生產(chǎn)中占有重要地位.在化工生產(chǎn)中換熱器可作為加熱器、冷卻器、冷凝器、蒸發(fā)器和再沸器等,應(yīng)用更加廣泛。換熱設(shè)備因其用途不同,類型繁多,性能不一,但均可歸結(jié)為管殼式結(jié)構(gòu)和板式結(jié)構(gòu)兩大類。 二.換熱器的工作原理 換熱器是將熱流體的部分熱量傳遞給冷流體的設(shè)備,即在一個大的密閉容器內(nèi)裝上水或其他介質(zhì),而在容器內(nèi)有管道穿過。讓熱水從管道內(nèi)流過。由于管道內(nèi)熱水和容器內(nèi)冷熱水的溫度差,會形成熱交換,也就是初中物理的熱平衡,高溫物體的熱量總是向低溫物體傳遞,這樣就把管道里水的熱量交換給了容器內(nèi)的冷水,換熱器又稱熱交換器 。 三. 機械結(jié)構(gòu)形式 換熱器的分類良多,可以按傳熱原理、結(jié)構(gòu)和用途等進行分類,按其結(jié)構(gòu)分類主要有管殼式和板式兩種。 根據(jù)冷、熱流體熱量交換的原理和方式基本上可分三大類即:間壁式、混合式和蓄熱式。 1、間壁式換熱器的類型 夾套式換熱器 這種換熱器是在容器外壁安裝夾套制成,結(jié)構(gòu)簡單;但其加熱面受容器壁面限制,傳熱系數(shù)也不高.為提高傳熱系數(shù)且使釜內(nèi)液體受熱均勻,可在釜內(nèi)安裝攪拌器.當夾套中通入冷卻水或無相變的加熱劑時,亦可在夾套中設(shè)置螺旋隔板或其它增加湍動的措施,以提高夾套一側(cè)的給熱系數(shù).為補充傳熱面的不足,也可在釜內(nèi)部安裝蛇管. 夾套式換熱器廣泛用于反應(yīng)過程的加熱和冷卻。 沉浸式蛇管換熱器 這種換熱器是將金屬管彎繞成各種與容器相適應(yīng)的形狀,并沉浸在容器內(nèi)的液體中.蛇管換熱器的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單,能承受高壓,可用耐腐蝕材料制造;其缺點是容器內(nèi)液體湍動程度低,管外給熱系數(shù)小.為提高傳 熱系數(shù),容器內(nèi)可安裝攪拌器。 噴淋式換熱器 這種換熱器是將換熱管成排地固定在鋼架上,熱流體在管內(nèi)流動,冷卻水 從上方噴淋裝置均勻淋下,故也稱噴淋式冷卻器.噴淋式換熱器的管外是一層湍動程度較高的液膜,管外給熱系數(shù)較沉浸式增大很多.另外,這種換熱器大多放置在空氣流通之處,冷卻水的蒸發(fā)亦帶走一部分熱量,可起到降低冷卻水溫度,增大傳熱推動力的作用.因此,和沉浸式相比,噴淋式換熱器的傳熱效果大有改善。 套管式換熱器 套管式換熱器是由直徑不同的直管制成的同心套管,并由U形彎頭連接而成.在這種換熱器中,一種流體走管內(nèi),另一種流體走環(huán)隙,兩者皆可得到較高的流速,故傳熱系數(shù)較大.另外,在套管換熱器中,兩種流體可為純逆流,對數(shù)平均推動力較大。套管換熱器結(jié)構(gòu)簡單,能承受高壓,應(yīng)用亦方便(可根據(jù)需要增減管段數(shù)目). 特別是由于套管換熱器同時具備傳熱系數(shù)大,傳熱推動力大及能夠承受高壓強的優(yōu)點,在超高壓生產(chǎn)過程(例如操作壓力為3000大氣壓的高壓聚乙烯生產(chǎn)過程)中所用的換熱器幾乎全部是套管式。 管殼式換熱器 管殼式(又稱列管式) 換熱器是最典型的間壁式換熱器,它在工業(yè)上的應(yīng)用有著悠久的歷史,而且至今仍在所有換熱器中占據(jù)主導(dǎo)地位。 管殼式換熱器主要有殼體、管束、管板和封頭等部分組成,殼體多呈圓形,內(nèi)部裝有平行管束,管束兩端固定于管板上。在管殼換熱器內(nèi)進行換熱的兩種流體,一種在管內(nèi)流動,其行程稱為管程;一種在管外流動,其行程稱為殼程。管束的壁面即為傳熱面。為提高管外流體給熱系數(shù),通常在殼體內(nèi)安裝一定數(shù)量的橫向折流檔板。折流檔板不僅可防止流體短路,增加流體速度,還迫使流體按規(guī)定路徑多次錯流通過管束,使湍動程度大為增加。常用的檔板有圓缺形和圓盤形兩種,前者應(yīng)用更為廣泛.。流體在管內(nèi)每通過管束一次稱為一個管程,每通過殼體一次稱為一個殼程。為提高管內(nèi)流體的速度,可在兩端封頭內(nèi)設(shè)置適當隔板,將全部管子平均分隔成若干組。這樣,流體可每次只通過部分管子而往返管束多次,稱為多管程。同樣,為提高管外流速,可在殼體內(nèi)安裝縱向檔板使流體多次通過殼體空間,稱多殼程。在管殼式換熱器內(nèi),由于管內(nèi)外流體溫度不同,殼體和管束的溫度也不同。如兩者溫差很大, 換熱器內(nèi)部將出現(xiàn)很大的熱應(yīng)力,可能使管子彎曲,斷裂或從管板上松脫。因此,當管束和殼體溫度差超過50℃時,應(yīng)采取適當 的溫差補償措施,消除或減小熱應(yīng)力。 2、混合式換熱器 混合式熱交換器是依靠冷、熱流體直接接觸而進行傳熱的,這種傳熱方式避免了傳熱間壁及其兩側(cè)的污垢熱阻,只要流體間的接觸情況良好,就有較大的傳熱速率。故凡允許流體相互混合的場合,都可以采用混合式熱交換器,例如氣體的洗滌與冷卻、循環(huán)水的冷卻、汽-水之間的混合加熱、蒸汽的冷凝等等。它的應(yīng)用遍及化工和冶金企業(yè)、動力工程、空氣調(diào)節(jié)工程以及其它許多生 產(chǎn)部門中。 按照用途的不同,可將混合式熱交換器分成以下幾種不同的類型: (1) 冷卻塔(或稱冷水塔) 在這種設(shè)備中,用自然通風(fēng)或機械通風(fēng)的方法,將生產(chǎn)中已經(jīng)提高了溫度的水進行冷卻降溫之后循環(huán)使用,以提高系統(tǒng)的經(jīng)濟效益。例如熱力發(fā)電廠或核電站的循環(huán)水、合成氨生產(chǎn)中的冷卻水等,經(jīng)過水冷卻塔降溫之后再循環(huán)使用,這種方法在實際工程中得到了廣泛的使用。 (2)氣體洗滌塔(或稱洗滌塔) 在工業(yè)上用這種設(shè)備來洗滌氣體有各種目的,例如用液體吸收氣體混合物中的某些組分,除凈氣體中的灰塵,氣體的增濕或干燥等。但其最廣泛的用途是冷卻氣體,而冷卻所用的液體以水居多??照{(diào)工程中廣泛使用的噴淋室,可以認為是它的一種特殊形式。噴淋室不但可以像氣體洗滌塔一樣對空氣進行冷卻,而且還可對其進行加熱處理。但是,它也有對水質(zhì)要求高、占地面積大、水泵耗能多等缺點:所以,目前在一般建筑中,噴淋室已不常使用或僅作為加濕設(shè)備使用。但是,在以調(diào)節(jié)濕度為主要目的的紡織廠、卷煙廠等仍大量使用! (3)噴射式熱交換器 在這種設(shè)備中,使壓力較高的流體由噴管噴出,形成很高的速度,低壓流體被引入混合室與射流直接接觸進行傳熱,并一同進入擴散管,在擴散管的出口達到同一壓力和溫度后送給用戶。 (4)混合式冷凝器 這種設(shè)備一般是用水與蒸汽直接接觸的方法使蒸汽冷凝。 3.蓄熱式換熱器 蓄熱式換熱器用于進行蓄熱式換熱的設(shè)備。內(nèi)裝固體填充物,用以貯蓄熱量。一般用耐火磚等砌成火格子(有時用金屬波形帶等)。換熱分兩個階段進行。第一階段,熱氣體通過火格子,將熱量傳給火格子而貯蓄起來。第二階段,冷氣體通過火格子,接受火格子所儲蓄的熱量而被加熱。這兩個階段交替進行。通常用兩個蓄熱器交替使用,即當熱氣體進入一器時,冷氣體進入另一器。常用于冶金工業(yè),如煉鋼平爐的蓄熱室。也用于化學(xué)工業(yè),如煤氣爐中的空氣預(yù)熱器或燃燒室,人造石油廠中的蓄熱式裂化爐。 蓄熱式換熱器一般用于對介質(zhì)混合要求比較低的場合。
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