换热器是将热流体的部份热量传播给冷流体的设施,即在一个大的密闭容器内装上水或其余介质,而在容器内有管道穿过。让开水从管道内流过。
由于管道内开水和容器内冷开水的温度差,会构成热替换,也即是初中物理的热均衡,高温物体的热量老是向低温物体传播,云云就把管道里水的热量替换给了容器内的冷水,换热器又称热替换器。
02换热器的分类与机关换热器按用处分类也许分为:
冷却器、冷凝器、加热器、换热器、再沸器、蒸气产生器、废热(或余热)汽锅。
按换热方法也许分为:
直接来往式换热器(又叫搀杂式换热器)、蓄热式换热器和间壁式换热器。
上面首要引见一下按换热方法分类的换热器:1)直接来往式换热器
直接来往式替换器是凭借冷、热流体直接来往而实行传热的,这类传热方法防备了传热间壁及其双侧的污垢热阻,只需流体间的来往处境优越,就有较大的传热速度。
故凡同意流体互相搀杂的处所,均也许采取搀杂式热替换器,譬喻气体的洗濯与冷却、轮回水的冷却、汽-水之间的搀杂加热、蒸汽的冷凝等等。它的运用遍布化工和冶金企业、动力工程、空气调治工程以及此外很多临盆部门。
罕用的搀杂式换热器有:冷却塔、气体洗濯塔、放射式换热器和搀杂式冷凝器。
2)蓄热式换热器
蓄热式换热器用于实行蓄热式换热的设施。内装固体填充物,用以贮蓄热量。
寻常用耐火砖等砌成火格子(有意用金属波形带等)。
换热分两个阶段实行。
第一阶段,热气体通太过格子,将热量传给火格子而贮蓄起来。
第二阶段,凉气体通太过格子,接管火格子所储存的热量而被加热。
这两个阶段瓜代实行。通罕用两个蓄热器瓜代操纵,即当热气体投入一器时,凉气体投入另一器。罕用于冶金产业,如炼钢平炉的蓄热室。
也用于化学产业,如煤气炉中的空气预热器或焚烧室,人工火油厂中的蓄热式裂化炉。
3)间壁式换热器
此类换热器中,冷热俩流体间用一金属间隔,以便俩种流体不相搀杂而实行热量传播。
在化工临盆中冷热流体时常不能直接来往,故而间壁式换热器是最罕用的一种换热器。
上面首要引见一下间壁式换热器的分类:
a)夹套式换热器
由容器外壁安设夹套制成。(如图所示)
这类换热器是在容器外壁安设夹套制成,机关浅显;但其加热面受容
器壁面束缚,传热系数也不高.
为升高传热系数且使釜内液体受热平匀,可在釜内安设搅拌器.
当夹套中通入冷却水或无相变的加热剂时,亦可在夹套中配置螺旋隔板或此外增进湍动的法子,以升高夹套一侧的给热系数.
为增进传热面的不够,也可在釜内部安设蛇管.
夹套式换热器普及用于反映过程的加热和冷却。
b)蛇管式换热器
蛇管式换热器又分为沉迷式蛇管换热器和喷淋式蛇管换热器。
沉迷式蛇管换热器如图所示
蛇管多以金属管弯绕成各样与容器相适应的形态,并沉迷在容器内的液体中。
其益处是:机关浅显,能承担高压,可用耐侵蚀材料缔造。
瑕玷:容器内液体湍动水平低,管外给热系数小。
喷淋式蛇管换热器如图所示
将换热管成排地停止在钢架上。
热流体在管内固定,冷却水在安设上方平匀淋下。
益处:热流体在管内固定,冷却水在安设上方平匀淋下。传热系数大,故喷淋式换热器传热成效优于沉迷式蛇管换热器。
然则期要在露天安放,占名望置大并且水浅显溅到范围处境,操纵起来不便利。
c)套管式换热器
(如图所示)由套管式换热器是由直径不同的直控制成的齐心套管,并用U形弯头毗邻而成。
由于管内管外流体流速较大。冷、热流体也许做纯逆流,故而其传热系数大,传热成效好。罕用的水伴热即是一种轻便的套管式换热器。
d)管壳式换热器
管壳式(又称列管式)换热器是最榜样的间壁式换热器,它在产业上的运用有着长久的史乘,并且于今仍在通盘换热器中盘踞主宰名望。
管壳式换热器首要有壳体、管教、管板和封甲第部份构成,壳体多呈圆形,内部装有平行管教,管教两头停止于管板上。
在管壳换热器内实行换热的两种流体,一种在管内固定,其路途称为管程;一种在管外固定,其路途称为壳程。管教的壁面即为传热面。
为升高管外流体给热系数,每每在壳体内安设确定命量的横向折流档板。
折流档板不但可防备流体短路,增进流体速度,还迫使流体按章程路途屡次错流经过管教,使湍动水平大为增进。罕用的档板有圆缺形和圆盘形两种(如下图所示),前者运用更为普及。
流体在管内每经过管教一次称为一个管程,每经过壳体一次称为一个壳程。
为升高管内流体的速度,可在两头封头内配置合适隔板,将整个管子平匀分开成几何组。
云云,流体可屡屡只经过部份管子而往来管教屡次,称为多管程。
一样,为升高管外流速,可在壳体内安设纵向档板使流体屡次经过壳体空间,称多壳程。
在管壳式换热器内,由于管表里流体温度不同,壳体和管教的温度也不同。如两者温差很大,换热器内部将呈现很大的热应力,或者使管子屈曲,断裂或从管板上松脱。
因而,当管教和壳体温度差超越50℃时,应选用合适的温差赔偿法子,消除或减小热应力。
赔偿法子:
在壳体上附有膨胀圈或者采取U形管换热器和浮头式换热器。
停止管板式换热器当冷热流体温差不大时,可采取停止管板式换热器。
它机关浅显成本低,但冲洗窘迫,不合用于易结垢的流体和温差较大的流体。
若是温差不是很大,可采取带有赔偿圈的停止管板式换热器。
下图为带有赔偿圈的停止管板式换热器。
浮头式换热器如上图所示为浮头式换热器,它两头的管板一端可沿轴向自如浮动,进而消除热应力。
并且周全管教可从壳体中抽出,便于冲洗和检验。
然则机关繁杂,造价较高。产业上寻常都操纵这类换热器。
U形管换热器如上图为U形管换热器,U形管换热器的每根换热管都弯成U形,相差口别离安设在统一管板的双侧,封头以隔板分红两室。每根管可自如伸缩,与外壳无关。
进而消除热应力,其机关比浮头式换热器浅显。
但管程不易冲洗,操纵有很大的限制性只合用于明净流体。
e)板式换热器
板式换热器是由一组长方形的薄金属传热板片构成,用框架将板片夹紧组装于支架上。
两个相邻板片的边沿衬以垫片(各样橡胶或收缩石棉等制成)压紧,板片四角有圆孔,构成流体的通道。
板式换热器和管壳式换热器的差别:
a.传热系数高
由于不同的涟漪板互相颠倒,构成繁杂的流道,使流体在涟漪板间流道内呈转动三维固定,能在较低的雷诺数(寻常Re=50~)下构成紊流,以是传热系数高,寻常觉得是管壳式的3~5倍。
b.对数平匀温差大,末尾温差小
在管壳式换热器中,两种流体别离在管程和壳程内固定,整体上是错流固定,对数平匀温差批改系数小,而板式换热器多是并流或逆流固定方法,其批改系数也每每在0.95左右,此外,冷、热流体在板式换热器内的固定平行于换热面、无旁流,因而使得板式换热器的末尾温差小,对水换热可低于1℃,而管壳式换热器寻常为5℃.
c.占大地积小
板式换热器机关紧凑,单元体积内的换热面积为管壳式的2~5倍,也不像管壳式那样要预留抽出管教的检验处所,因而实行一样的换热量,板式换热器占大地积约为管壳式换热器的1/5~1/8。
d.浅显改转换热面积或过程组合,
只需增进或削减几张板,便可抵达增进或削减换热面积的方针;变换板片摆列或退换几张板片,便可抵达所请求的过程组合,适应新的换热工况,而管壳式换热器的传热面积险些不成能增进
e.分量轻
板式换热器的板片厚度仅为0.4~0.8mm,而管壳式换热器的换热管的厚度为2.0~2.5mm,管壳式的壳体比板式换热器的框架重很多,板式换热器寻常惟有管壳式分量的1/5左右。
f.价钱低
采取雷同材料,在雷同换热面积下,板式换热器价钱比管壳式约低40%~60%。
g.制做便利
板式换热器的传热板是采取冲压加工,准则化水平高,并可巨额临盆,管壳式换热器寻常采取手工制做。
h.浅显冲洗
框架势板式换热器只需松动压紧螺栓,便可松开板束,脱掉板片实行机器冲洗,这对需求时常冲洗设施的换热过程格外便利。
i.热损失小
板式换热器惟有传热板的外壳板泄漏在大气中,因而散热损失也许粗心不计,也不需求保温法子。而管壳式换热器热损失大,需求隔热层。
j.容量较小
是管壳式换热器的10%~20%。i.单元长度的压力损失大由于传热面之间的空隙较小,传热面上有崎岖,因而比保守的润滑管的压力损失大。
k.不易结垢
由于内部充足湍动,以是不易结垢,其结垢系数仅为管壳式换热器的1/3~1/10.k.做事压力不宜过大,介质温度不宜太高,有或者揭发板式换热器采取密封垫密封,做事压力寻常不宜超越2.5MPa,介质温度应在低于℃如下,不然有或者揭发。
l.易淤塞
由于板片间通道很窄,寻常惟有2~5mm,当换热介质含有较大颗粒或纤维物资时,浅显淤塞板间通道。
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