淺談幾種換熱器的工作原理

                      作者:瑞成機械 日期:2024-02-03 09:52:46 瀏覽:118
                      按照換熱器的傳熱方式,換熱器可分為三大類(lèi):
                      直接接觸式換熱器,也叫混合式換熱器,是冷熱流體進(jìn)行直接接觸并換熱的設備。通常情況下,直接接觸的兩種流體是氣體和汽化壓力較低的液體;
                      蓄能式換熱器的工作原理,是利用固體物質(zhì)的導熱特性,具體而言,熱介質(zhì)先將固體物質(zhì)加熱到一定溫度,冷介質(zhì)再從固體物質(zhì)獲得熱量,通過(guò)此過(guò)程可實(shí)現熱量的傳遞;
                      間壁式換熱器,也是利用了中介物的熱傳導,冷、熱兩種介質(zhì)被固體間壁隔開(kāi),并通過(guò)間壁進(jìn)行熱量交換。對于供熱企業(yè)而言,間壁式換熱器的應用最為廣泛。根據結構的不同,它還可劃分為管式換熱器、板式換熱器和熱管換熱器。
                      一、管殼式換熱器
                      管殼式換熱器又稱(chēng)列管式換熱器。是以封閉在殼體中管束的壁面作為傳熱面的間壁式換熱器。這種換熱器結構較簡(jiǎn)單,操作可靠,可用各種結構材料(主要是金屬材料)制造,能在高溫、高壓下使用,是目前應用最廣的類(lèi)型。
                      根據所采用的補償措施,管殼式換熱器可分為固定管板式換熱器、浮頭式換熱器、U型管式換熱器、填料函式換熱器等四種類(lèi)型。
                      二、固定管板式換熱器
                      固定管板式換熱器是管殼式換熱器的一種。固定管板式換熱器兩端的管板采用焊接的方式與殼體連接,主要由外殼、管板、管束、頂蓋(封頭)等部件構成。
                      固定管板式換熱器的優(yōu)點(diǎn)是:
                      ◆結構簡(jiǎn)單;
                      ◆在相同的殼體直徑內,排管數最多,旁路最少;
                      ◆每根換熱管都可以進(jìn)行更換,且管內清洗方便。
                      固定管板式換熱器的缺點(diǎn)是:
                      ◆殼程不能進(jìn)行機械清洗;
                      ◆當換熱管與殼體的溫差較大(大于50℃)時(shí)會(huì )產(chǎn)生溫差應力,解決措施是在殼體上設置膨脹節,因而殼程壓力受膨脹節強度的限制不能太高;
                      ◆只適用于流體清潔且不易結垢,兩流體溫差不大或溫差較大但殼程壓力不高的工作場(chǎng)合。
                      三、浮頭式換熱器
                      浮頭換熱器是管殼式換熱器的一種,它有一端管板不與外殼相連,可以沿軸向進(jìn)行自由浮動(dòng),也稱(chēng)為浮頭。浮頭由浮動(dòng)管板、鉤圈和浮頭端蓋組成,是可拆連接,管束可從殼體內抽出。
                      浮頭式換熱器的優(yōu)點(diǎn)是:
                      ◆若換熱管與殼體有溫差存在,即殼體或換熱管膨脹時(shí),不會(huì )產(chǎn)生溫差應力;
                      ◆管束可從殼體內抽出,便于管內和管間的清洗。
                      浮頭式換熱器的缺點(diǎn)是:
                      ◆結構較復雜,用材量大,造價(jià)高;
                      ◆如果浮頭蓋與浮動(dòng)管板之間密封不嚴,會(huì )發(fā)生內漏,造成兩種介質(zhì)的混合。
                      四、U型管式換熱器
                      U形管式換熱器是管殼式換熱器的一種,它由管板、殼體、管束等零部件組成。U型管式換熱器的每根管子都彎成U型,進(jìn)出口分別安裝在同一管板的兩側,封頭用隔板分成兩室,由此,每根管子都可以自由伸縮,而與其他管子和殼體無(wú)關(guān)。
                      U型管式換熱器的優(yōu)點(diǎn)是:
                      ◆管束可以自由浮動(dòng),無(wú)須考慮溫差應力,可用于大溫差場(chǎng)合;
                      ◆它只有一塊管板,法蘭數量少,泄露點(diǎn)少、結構簡(jiǎn)單;
                      ◆U型管式換熱器運行可靠,造價(jià)低。
                      U型管式換熱器的缺點(diǎn)是:
                      ◆管內清洗比較困難。由于管子需要有一定的彎曲半徑,管板的利用率較低;
                      ◆管束最內層的管間距大,殼程易短路。當管內流速太高時(shí),將會(huì )對U形彎管段產(chǎn)生嚴重的沖蝕,影響其使用壽命;
                      ◆內層管若損壞就不能更換,因而報廢率較高。
                      五、噴淋式換熱器
                      噴淋式換熱器是管式換熱器的一種,是將換熱管成排地固定在鋼架上,熱流體在管內流動(dòng),冷卻水從上方噴淋裝置均勻淋下,故也稱(chēng)噴淋式冷卻器。噴淋式換熱器的管外是一層湍動(dòng)程度較高的液膜,管外給熱系數較沉浸式增大很多。另外,噴淋式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(dòng)力的作用。和沉浸式換熱器相比,噴淋式換熱器的傳熱效果大有改善。
                      噴淋式換熱器的優(yōu)點(diǎn)是:
                      ◆結構簡(jiǎn)單、造價(jià)便宜;
                      ◆可起到降低冷卻水溫度,增大傳熱推動(dòng)力的作用;
                      ◆能耐高壓;
                      ◆便于檢修、清洗,水質(zhì)要求低。
                      噴淋式換熱器的缺點(diǎn)是:
                      ◆冷卻水噴淋不均會(huì )影響傳熱效果;
                      ◆只能安裝在室外。
                      六、套管式換熱器
                      套管式換熱器是管式換熱器的一種,是由兩種尺寸不同的標準管連接而成的同心圓套管,外面的叫殼程,內部的叫管程。兩種不同介質(zhì)可在殼程和管程內逆向流動(dòng)(或同向)以達到換熱的效果。套管式換熱器通常由殼體(包括內殼和外殼)、U型肘管、填料函等組成。
                      套管式換熱器的優(yōu)點(diǎn)是:
                      ◆結構簡(jiǎn)單,能耐高壓;
                      ◆傳熱面積可根據需要增減,應用方便。
                      套管式換熱器的缺點(diǎn)是:
                      ◆管間接頭多,易泄露;
                      ◆占地面積較大,單位傳熱面消耗金屬量大。
                      七、夾套式換熱器
                      夾套式換熱器是板式換熱器的一種,在容器外壁安裝夾套制成,結構簡(jiǎn)單;但其加熱面受容器壁面限制,傳熱系數也不高。為提高傳熱系數且使釜內液體受熱均勻,可在釜內安裝攪拌器。當夾套中通入冷卻水或無(wú)相變的加熱劑時(shí),亦可在夾套中設置螺旋隔板或其它增加湍動(dòng)的措施,以提高夾套一側的給熱系數。為補充傳熱面的不足,也可在釜內部安裝蛇管。夾套式換熱器廣泛用于反應過(guò)程的加熱和冷卻。
                      夾套式換熱器的優(yōu)點(diǎn)是:
                      ◆結構簡(jiǎn)單;
                      ◆加工方便。
                      夾套式換熱器的缺點(diǎn)是:
                      ◆傳熱面積小,傳熱效率低。
                      八、螺旋板式換熱器
                      螺旋板換熱器屬于板式換熱器的一種,是由兩張平行的金屬板卷制而成,在其內部形成兩個(gè)同心的螺旋形通道。換熱器中央設置隔板,將螺旋形通道隔開(kāi),兩板之間焊有定距柱以維持通道間距。
                      螺旋板式換熱器的優(yōu)點(diǎn)是:
                      ◆傳熱系數高;
                      ◆不易結垢和堵塞;
                      ◆能利用溫度較低的熱源;
                      ◆結構緊湊。
                      螺旋板式換熱器的缺點(diǎn)是:
                      ◆操作壓強和溫度不宜太高;
                      ◆不易檢修。
                      九、熱管換熱器
                      熱管是由一根抽除不凝性氣體的密封金屬管內充以一定量的某種工作液體而成。工作液體在熱端吸收熱量而沸騰汽化,產(chǎn)生的蒸汽流至冷端冷凝放出潛熱,冷凝液回至熱端,再次沸騰汽化。如此反復循環(huán),熱量不斷從熱端傳至冷端。
                      熱管換熱器的優(yōu)點(diǎn)是:
                      ◆結構簡(jiǎn)單,使用壽命長(cháng),工作可靠;
                      ◆具有極高的導熱性、良好的等溫性;
                      ◆冷熱兩側的傳熱面積可任意改變、可遠距離傳熱、可控制溫度。
                      其缺點(diǎn)是:◆抗氧化、耐高溫性能較差。
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