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動態圖解各種換熱器工作原理和特點

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U形管式換熱器

每根管子都彎成U形,固定在同一側管板上,每根管可以自由伸縮,也是為了消除熱應力。

性能特點:

凤凰彩票网◆??此類換熱器的特點是管束可以自由伸縮,不會因管殼之間的溫差而產生熱應力,熱補償性能好;管程為雙管程,流程較長,流速較高,傳熱性能較好;承壓能力強;管束可從殼體內抽出,便于檢修和清洗,且結構簡單,造價便宜。

凤凰彩票网◆??其缺點是管內清洗不便,管束中間部分的管子難以更換,又因最內層管子彎曲半徑不能太小,在管板中心部分布管不緊湊, 所以管子數不能太多,且管束中心部分存在間隙,使殼程流體易于短路而影響殼程換熱。

◆??此外,為了彌補彎管后管壁 的減薄,直管部分需用壁較厚的管子。這就影響了它的使用場合,僅宜用于管殼壁溫相差較大,或殼程介質易結垢而管程介質清潔及不易結垢,高溫、高壓、腐蝕性強的情形。

沉浸式蛇管換熱器

沉浸式蛇管換熱器以蛇形管作為傳熱元件的換熱器,是間壁式換熱器種類之一。根據管外流體冷卻方式的不同,蛇管式換熱器又分為沉浸式和噴淋式。

優點:

這是一種古老的換熱設備。它結構簡單,制造、安裝、清洗和維修方便,便于防腐,能承受高壓,價格低廉,又特別適用于高壓流體的冷卻、冷凝,所以現代仍得到廣泛應用。

缺點:

凤凰彩票网由于容器體積比管子的體積大得多、笨重、單位傳熱面積金屬耗量多,因此管外流體的表面傳熱系數較小。為提高傳熱系數,容器內可安裝攪拌器。

列管式換熱器

冷流體走管內,熱流體經折流板走管外,冷、熱流體通過間壁換熱。

性能特點:

凤凰彩票网列管式換熱器的結構比較簡單、緊湊、造價便宜,但管外不能機械清洗。此種換熱器管束連接在管板上,管板分別焊在外殼兩端,并在其上連接有頂蓋,頂蓋和殼體裝有流體進出口接管。通常在管外裝置一系列垂直于管束的擋板。同時管子和管板與外殼的連接都是剛性的,而管內管外是2種不同溫度的流體。因此,當管壁與殼壁溫差較大時,由于兩者的熱膨脹不同,產生了很大的溫差應力,以至管子扭彎或使管子從管板上松脫,甚至毀壞換熱器。

凤凰彩票网為了克服溫差應力必須有溫差補償裝置,一般在管壁與殼壁溫度相差50℃以上時,為安全起見,換熱器應有溫差補償裝置。但補償裝置(膨脹節)只能用在殼壁與管壁溫差低于60~70℃和殼程流體壓強不高的情況。一般殼程壓強超過0.6MPa時由于補償圈過厚,難以伸縮,失去溫差補償的作用,就應考慮其他結構。

螺旋板式換熱器

由兩塊相互平行的鋼板,卷制成相互隔開的螺旋形流道。螺旋板的兩端焊有蓋板。冷熱流體分別在兩流道內流動。

性能特點:

凤凰彩票网1、傳熱效率高(性能好)

一般認為螺旋板式換熱器的傳熱效率為列管式換熱器的1~3倍。等截面單通道不存在流動死區,定距柱及螺旋通道對流 動的擾動降低了流體的臨界雷諾數,水水換熱時螺旋板式換熱器的傳熱系數最大可達3000W/(㎡·K)。

2、有效回收低溫熱能

螺旋板式換熱器由兩張卷制而成,進行余熱回收,充分利用低溫熱能。

3、運行可靠性強

凤凰彩票网不可拆式螺旋板式換熱器螺旋通道的端面采用焊接密封,因而具有較高的密封性,保證2種工作介質不混合。

4、阻力小

凤凰彩票网在殼體上的接管采用切向結構。比較低的壓力損失,處理大容量蒸汽或氣體;有自清刷能力,因其介質呈螺旋型流動 ,污垢不易沉積;清洗容易,可用蒸汽或堿液沖洗,簡單易行,適合安裝清洗裝置;介質走單通道,允許流速比其他換熱器高。

5、可多臺組合使用

單臺設備不能滿足使用要求時,可以多臺組合使用,但組合時必須符合下列規定:并聯組合、串聯組合、設備和通道 間距相同。混合組合:一個通道并聯,一個通道串聯。

噴淋式換熱器

凤凰彩票网熱流體在裸露的管中流過,冷卻水噴淋流過蛇管。

性能特點:

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。

熱管換熱器

一根密封的金屬管子,管內壁覆蓋一層有毛細結構材料作成的芯網,其中間是空的。管內裝有一定量的熱載體(如液氨、氟利昂等),被氣化,流向冷端,蒸汽在冷端被冷凝,放出汽化潛熱,而加熱了冷流體。冷凝液又流回熱端,如此反復。

性能特點:

1、熱管換熱器可以通過換熱器的中隔板使冷熱流體完全分開,在運行過程中單根熱管因為磨損、腐蝕、超溫等原因發生破壞時基本不影響換熱器運行。熱管換熱器用于易然、易爆、腐蝕性強的流體換熱場合具有很高的可靠性。

2、熱管換熱器的冷、熱流體完全分開流動,可以比較容易的實現冷、熱流體的逆流換熱。冷熱流體均在管外流動,由于管外流動的換熱系數遠高于管內流動的換熱系數,用于品位較低的熱能回收場合非常經濟。

凤凰彩票网3、對于含塵量較高的流體,熱管換熱器可以通過結構的變化、擴展受熱面等形式解決換熱器的磨損和堵灰問題。

4、熱管換熱器用于帶有腐蝕性的煙氣余熱回收時,可以通過調整蒸發段、冷凝段的傳熱面積來調整熱管管壁溫度,使熱管盡可能避開最大的腐蝕區域。

套管式換熱器

冷、熱流體分別在內管和套管中流動并換熱。

優點:

凤凰彩票网這種換熱器具有若干突出的優點,所以至今仍被廣泛用于石油化工等工業部門。

凤凰彩票网①結構簡單,傳熱面積增減自如。因為它由標準構件組合而成,安裝時無需另外加工。

②傳熱效能高。它是一種純逆流型換熱器,同時還可以選取合適的截面尺寸,以提高流體速度,增大兩側流體的傳熱 系數,因此它的傳熱效果好。液-液換熱時,傳熱系數為 870~1750W/(m2·℃)。這一點特別適合于高壓、小流量、 低傳熱系數流體的換熱。套管式換熱器的缺點是占地面積大;單位傳熱面積金屬耗量多,約為管殼式換熱器的5倍;管 接頭多,易泄漏;流阻大。

③結構簡單,工作適應范圍大,傳熱面積增減方便,兩側流體均可提高流速,使傳熱面的兩側都可以有較高的傳熱系數,是單位傳熱面的金屬消耗量大,為增大傳熱面積、提高傳熱效果,可在內管外壁加設各種形式的翅片,并在內管中加設刮膜擾動裝置,以適應高粘度流體的換熱。

凤凰彩票网④可以根據安裝位置任意改變形態,利于安裝。

缺點:

凤凰彩票网①檢修、清洗和拆卸都較麻煩,在可拆連接處容易造成泄漏。

凤凰彩票网②生產中,有較多材料選擇受限,由于套管式換熱器大多是內管中不允許有焊接,因為焊接會造成受熱膨脹開裂,而 套管式換熱器大多數為了節省空間選擇,彎制,盤制成蛇管形態,故有較多特殊的耐腐蝕材料無法正常生產。

③套管換熱器國內還沒有形成統一的焊接標準,各個企業都是根據其他換熱產品經驗選擇焊接方式,所以,套管式換熱器的焊接處,出現各類問題司空見慣,需要經常注意檢查,保養。

具有補償圈的換熱器

凤凰彩票网當流體為高溫換熱時,由于殼體與管束因溫度相差太大,引起不同的熱膨脹率,補償圈就是為了消除這種熱應力。

浮頭式換熱器

凤凰彩票网兩端的管板,有一段不與殼體相連,可以在管長方向自由浮動,當殼體與管束因溫度不同而引起不同的熱膨脹時,可 以消除熱應力。

性能特點:

結構簡單,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相變的加熱劑時,亦可在夾套中設置螺旋隔板或其他增加湍動的措施,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程的加熱和冷卻。

板翅式換熱器

由隔板、肋片和側條組成單元體,多個單元體經逆流或錯流組裝為組裝件,再將帶有集流出口的集流箱焊接到組裝件上。由于材料輕薄,換熱面積與換熱器體積之比可達4000㎡/m3。

性能特點:

凤凰彩票网1)傳熱效率高,由于肋片對流體的擾動使邊界層不斷破裂,因而具有較大的換熱系數;同時由于隔板、肋片很薄,具有高導熱性,所以使得板肋式換熱器可以達到很高的效率。

2)緊湊,由于板肋式換熱器具有擴展的二次表面,使得它的比表面積可達到1000㎡/m3。

3)輕巧,原因為緊湊且多為鋁合金制造,現在鋼制,銅制,復合材料等的也已經批量生產 。

4)適應性強,板肋式換熱器可適用于:氣-氣、氣-液、液-液、各種流體之間的換熱以及發生集態變化的相變換 熱。通過流道的布置和組合能夠適應:逆流、錯流、多股流、多程流等不同的換熱工況。通過單元間串聯、并聯、串并聯的組合可以滿足大型設備的換熱需要。工業上可以定型、批量生產以降低成本,通過積木式組合擴大互換性。

5)制造工藝要求嚴格,工藝過程復雜。

凤凰彩票网6)容易堵塞,不耐腐蝕,清洗檢修很困難,故只能用于換熱介質干凈、無腐蝕、不易結垢、不易沉積、不易堵塞的 場合。

渦流熱膜換熱器

流熱膜換熱器體積只有傳統管殼式換熱器的1/5,采用全不銹鋼焊接結構。既具有釬焊板式換熱器體積小、耐高溫的優 勢,又克服了框架板式換熱器膠條老化、維護費用高的缺陷,它采用經納米技術處理的不銹鋼渦流管作為換熱元件, 極大提高了換熱器的整體性能。

性能特點:

1)高效節能,該換熱器傳熱系數為6000~8000W/(㎡·℃);

2)全不銹鋼制作,使用壽命長,可達20a以上,十年內出現換熱器質量問題免費更換;

3)改層流為湍流,提高了換熱效率,降低了熱阻;

凤凰彩票网4)換熱速度快,耐高溫(400℃),耐高壓(2.5MPa);

5)結構緊湊,占地面積小,重量輕,安裝方便,節約土建投資;

凤凰彩票网6)設計靈活,規格齊全,實用針對性強,節約資金;

7)應用條件廣泛,適用較大的壓力、溫度范圍和多種介質熱交換;

8)維護費用低,易操作,清垢周期長,清洗方便;

凤凰彩票网9)采用納米熱膜技術,顯著增大傳熱系數;

10)應用領域廣闊,可廣泛用于熱電、廠礦、石油化工、城市集中供熱、食品醫藥、能源電子、機械輕工等領域。

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