5分钟看遍所有换热设备类型和优缺点!一张思维

作者:七位数发布日期:2019-11-14 15:33

  工厂的生产离不开热量的变换,换热器是实现化工生产中热量交换和传递不可缺少的设备。

  这类换热器的主要工作原理是两种介质经接触而相互传递热量,实现传热,接触面积直接影响到传热量,这类换热器的介质通常一种是气体,另一种为液体,主要是以凉水塔设备为主体的传热设备,但通常又涉及传质,故很难区分与塔器的关系,通常归口为塔式设备,化工厂和发电厂用凉水塔为最典型的直接接触式换热器。

  简称蓄能器,这种换热器的原理是热介质先通过加热固体物质达到一定温度后,冷介质再通过固体物质被加热,冷热交替使之到达传热量的目的。主要用于回收和利用高温废气的热量。

  这类换热器原理是冷、热两种介质被固体间壁隔开,并通过间壁进行热量交换的,这类换热器的用量非常大,占总量的99%。根据结构不同可分为管式、板式等。

  管壳式换热器又称列管式换热器。是以封闭在壳体中管束的壁面作为传热面的间壁式换热器。这种换热器结构较简单,操作可靠,可用各种结构材料(主要是金属材料)制造,能在高温、高压下使用,是目前应用最广的类型。

  固定管板式的两端管板和壳体制成一体。因此它具有结构简单,成本低的优点。但是壳程清洗和检修困难。在壳层里的流体,必须是洁净且不易结垢的物料。

  当两流体的温差较大时,应考虑热补偿。即在外壳的适当部位焊上一个补偿圈,当外壳和管束热膨胀不同时,补偿圈发生弹性变形,以适应外壳和管束不同的热膨胀程度。这种补偿方法简单,但不宜应用两流体温差过大(不大于70℃)和壳程流体压强过高的场合。

  浮头换热器有一端管板不与外壳连为一体,可以沿轴向自由浮动。这种结构不但完全消除了热应力的影响,且由于固定端的管板以法兰与壳体连接,整个管束可以从壳体中抽出,因此便于清洗和检修。故浮头式换热器应用比较普遍,但其结构比较复杂,造价较高。

  其根管子都弯成U型,进出口分别安装在同一管板的两侧,封头用隔板分成两室。这样,每根管子可以自由伸缩。而与其他管子和壳体均无关。这种换热器结构比浮头式简单,重量轻,但管程不易清洗,只适用与洁净而不易结构的流体,比如高压气体的换热。

  浮头式换热器的一种改型结构,它把原置于壳程内部的浮头移至体外,用填料函来密封壳程内介质的外泄。结构特点是管板只有一端与壳体固定连接,另一端采用填料函密封。管束可以自由伸缩,不会产生因壳壁与管壁温差而引起的温差应力。

  这种换热器是将金属管弯绕成各种与容器相适应的形状,并沉浸在容器内的液体中。

  将换热管成排地固定在钢架上,热流体在管内流动,冷却水从上方喷淋装置均匀淋下,故也称喷淋式冷却器。喷淋式换热器的管外是一层湍动程度较高的液膜,管外给热系数较沉浸式增大很多。另外,这种换热器大多放置在空气流通之处,冷却水的蒸发亦带走一部分热量,可起到降低冷却水温度,增大传热推动力的作用。因此,和沉浸式相比,淋式换热器的传热效果大有改善。

  以同心套管中的内管作为传热元件的换热器。两种不同直径的管子套在一起组成同心套管,每一段套管称为“一程“,程的内管(传热管)借U形肘管,而外管用短管依次连接成排,固定于支架上。热量通过内管管壁由一种流体传递给另一种流体。

  通常,热流体(A流体)由上部引入,而冷流体(B流体)则由下部引入。套管中外管的两端与内管用焊接或法兰连接。内管与U形肘管多用法兰连接,便于传热管的清洗和增减。每程传热管的有效长度取4~7米。这种换热器传热面积最高达18平方米,故适用于小容量换热。

  翅片管换热器的结构与一般管壳式换热器基本相同,只是用翅片管代替了光管作为传热面。翅片管是一种带肋的壁面,对扩展换热面积和促进湍流有显著的作用。

  由于传热加强,结构紧凑,可做成紧凑式换热器。翅片管换热器也经常用于加热或冷却管外气体,而在管内通以蒸汽或水,例如空冷器、锅炉省煤器等。

  在容器外壁安装夹套制成,夹套与容器之间形成的空间作为加热介质或冷却介质的通路。但其加热面受容器壁面限制,传热系数也不高。为提高传热系数且使容器内液体受热均匀,可在容器内安装搅拌器。当夹套中通入冷却水或无相变的加热剂时,亦可在夹套中设置螺旋隔板或其它增加湍动的措施,以提高夹套一侧的给热系数。

  螺旋板换热器是由两张平行的金属板卷制而成,在其内部形成两个同心的螺旋形通道。换热器中央设置隔板,将螺旋形通道隔开,两板之间焊有定距柱以维持通道间距。在螺旋板两侧焊有盖板。冷热流体分别通过两条通道,在器内逆流流动,通过薄板进行换热。

  简称板式换热器,由一组长方形的薄金属板平行排列,加紧组装于支架之上而构成。两相邻板片的边缘衬有垫片,压紧后板间形成密封的流体通道,且可用垫片的厚度调节通道的大小。

  是一种更为高效、紧凑、轻巧的换热器。过去由于制造成本较高,仅用于宇航、电子、原子能等少数部门。现已逐渐用于石油化工及其他工业部门。

  板翅式换热器的结构形式很多,但基本元件相同,即在两块平行的薄金属板之间,加入波纹状或其他形状的金属翅片,将两侧面封死,即成为一个换热基本元件。

  热管是由一根抽除不凝性气体的密封金属管内充以一定量的某种工作液体而成。工作液体在热端吸收热量而沸腾汽化,产生的蒸汽流至冷端冷凝放出潜热,冷凝液回至热端,再次沸腾汽化。如此反复循环,热量不断从热端传至冷端。

  热管传热通过沸腾汽化、蒸汽流动和蒸汽冷凝三步进行,由于沸腾和冷凝的对流传热强度很大,两端管表面比管截面大很多,而蒸汽流动阻力损失又较小,因此热管两端温差可以很小。由于其导热能力好,非常适用于低温差传热以及某些等温性要求高的场合。


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