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各種換熱器的原理及應(yīng)用


要:換熱器的種類極多,本文就幾種常用的換熱器的原理及應(yīng)用進(jìn)行淺析,比較它們的優(yōu)越性,推薦其應(yīng)用范圍。本文重點(diǎn)介紹了板式換熱器,管殼式換熱器和全焊接板殼換熱器3種。
 
關(guān)鍵詞:換熱器;應(yīng)用行業(yè)
 
 

隨著科技高速發(fā)展的今天,換熱器已廣泛應(yīng)用國內(nèi)各個生產(chǎn) 污垢層,金屬壁的熱阻相對較小.管式換熱器增加流體的流速和擾
領(lǐng)域,換熱器跟人們生活息息相關(guān)。換熱器顧名思義就是用來熱 動性,可減薄邊界層,降低熱阻提高給熱系數(shù)。但增加流體流速
交換的機(jī)械設(shè)備。有氣體-氣體交換,氣體-液體交換,液體-液體 會使能量消耗增加,故設(shè)計(jì)時應(yīng)在減小熱阻和降低能耗之間作合
交換這幾種。就是一種介質(zhì)熱能降低,另一種介質(zhì)熱能增多,達(dá) 理的協(xié)調(diào)。
到熱平衡,符合Q(吸) =Q(放)的熱平衡公式。換熱器的種類 為了降低污垢的熱阻,可設(shè)法延緩污垢的形成,并定期清洗
很多,本文就板式換熱器,管殼式換熱器和全焊接板殼換熱器3種 傳熱面。管式換熱器都用金屬材料制成,其中碳素鋼和低合金鋼
進(jìn)行論述。 大多用于制造中、低壓換熱器;不銹鋼除主要用于不同的耐腐蝕
一、板式換熱器 條件外,奧氏體不銹鋼還可作為耐高、低溫的材料;銅、鋁及其
板式換熱器是一種結(jié)構(gòu)緊湊,組裝方便,占地面積小,傳 合金多用于制造低溫?fù)Q熱器;鎳合金則用于高溫條件下;非金屬
熱系數(shù)高的熱交換設(shè)備。當(dāng)雷諾數(shù)為200時,就能達(dá)到湍流狀 材料除制作墊片零件外,有些已開始用于制作非金屬材料的耐蝕
態(tài),熱系數(shù)可達(dá)4000-7000W/M2℃,是同等流速的管殼式換熱 換熱器,如石墨換熱器、氟塑料換熱器和玻璃換熱器等。
器的3至5倍。設(shè)計(jì)上是軟硬結(jié)合的熱混合的設(shè)計(jì)技術(shù),不同的 三、 管式換熱器按不同方式不同分類
波紋面的孿生軟硬板,根據(jù)不同的要求,可以組合不同的阻力 1. 固定管板式。固定管板式換熱器的兩端管板和殼體制成一
的流道,從而使傳熱達(dá)到最優(yōu)化,可實(shí)現(xiàn)其經(jīng)濟(jì)合理化。其最 體,當(dāng)兩流體的溫度差較大時,在外殼的適當(dāng)位置上焊上一個補(bǔ)
大的缺點(diǎn)是由于組合件是有橡膠密封,承壓有極限,不能應(yīng)用 償圈,或膨脹節(jié)。當(dāng)殼體和管束熱膨脹不同時,補(bǔ)償圈發(fā)生緩慢
相對高壓的環(huán)境中。由于板片之間交叉成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),要求其運(yùn) 的彈性變形來補(bǔ)償因溫差應(yīng)力引起的熱膨脹。特點(diǎn)為結(jié)構(gòu)簡單、
行的介質(zhì)分子的顆粒要有一定的范圍,不然很容易堵塞,由于 造價(jià)低廉、殼程清洗和檢修困難,殼程必須是潔凈且不易結(jié)垢的
獨(dú)特的組合形式,泄露時維修極其方便,更換配件簡單,所以 物料。
大多行業(yè)用量較大,例如集中供熱行業(yè)、輕工、石油、化工食 2. U形管式 。U形管式換熱器每根管子均彎成U形,流體進(jìn)、
品等多個行業(yè)。 出口分別安裝在同一端的兩側(cè),封頭內(nèi)用隔板分成兩室,每根管
二、管殼式換熱器 子可自由伸縮,來解決熱補(bǔ)償問題。特點(diǎn)為結(jié)構(gòu)簡單,質(zhì)量輕,
管殼式換熱器是一種設(shè)計(jì)復(fù)雜制造工藝繁瑣的換熱設(shè)備, 適用于高溫和高壓的場合。管程清洗困難,管程流體必須是潔凈
在壓力容器的制造過程中,必須遵守相應(yīng)的章程和制度,管板的 和不易結(jié)垢的物料。
厚度,殼體的厚度都得符合GB6654-1996和GB713-1997的相應(yīng)標(biāo) 3. 浮頭式。換熱器兩端的管板,一端不與殼體相連,該端稱
準(zhǔn),不銹鋼的標(biāo)準(zhǔn)符合GB/T4237-2007的水平,換熱管的設(shè)計(jì)也 浮頭。管子受熱時,管束連同浮頭可以沿軸向自由伸縮,完全消
要根據(jù)腐蝕程度,抗壓能力上做嚴(yán)格的選擇。其在運(yùn)行的過程中 除了溫差應(yīng)力。特點(diǎn)為結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價(jià)高,便于清洗和檢修,完
流體的相對流向一般有順流和逆流2種。順流時,入口處兩流體的 全消除溫差應(yīng)力,應(yīng)用普遍。但就其安裝要有一定的空間,占地
溫差最大,并沿傳熱表面逐漸減小,至出口處溫差為最小。逆流 面積大,使用于壽命較長冶金,焦化等要求熱交換率低的場所。
時,沿傳熱表面兩流體的溫差分布較均勻。 四、全焊接板殼式換熱器
在冷、熱流體的進(jìn)出口溫度一定的條件下,當(dāng)兩種流體都無 全焊接板殼式換熱器集管殼式換熱器和板式換熱器的優(yōu)點(diǎn)于
相變時,以逆流的平均溫差最大順流最小管式換熱器在完成同樣 一身,體積小傳熱大于3489 W/M2℃,比傳統(tǒng)的管式換熱器高2至4
傳熱量的條件下,采用逆流可使平均溫差增大,換熱器的傳熱面 倍,比板式換熱器高1.2倍,全焊接板殼換熱器采用波紋板為傳熱
積減??;若傳熱面積不變,采用逆流時可使加熱或冷卻流體的消 元件,板束板片間用專用的程控自動氬弧焊焊接,板束裝在壓力
耗量降低。前者可節(jié)省設(shè)備費(fèi),后者可節(jié)省操作費(fèi),故在設(shè)計(jì)或 殼內(nèi),波紋板片具有靜攪拌作用,能在很低數(shù)下形成湍流,在氣
生產(chǎn)使用中應(yīng)盡量采用逆流換熱。管式換熱器當(dāng)冷、熱流體兩者 液兩相流工況中,全焊接板殼式換熱器的靜攪拌作用阻止介質(zhì)折
或其中一種有物相變化(沸騰或冷凝)時,由于相變時只放出或 流翻轉(zhuǎn)造成的氣液兩相分離??烧嬲龑?shí)現(xiàn)純逆流,于管殼式換熱
吸收汽化潛熱,流體本身的溫度并無變化,因此流體的進(jìn)出口溫 器相比冷端及熱端溫差小,可回收熱量。其結(jié)構(gòu)緊湊質(zhì)量輕無密
度相等,這時兩流體的溫差就與流體的流向選擇無關(guān)了。 封膠墊,不容泄露,維修清洗簡便。全焊接板殼式換熱器是目前
除順流和逆流這兩種流向外,還有錯流和折流等流向。管式 國際上最先進(jìn)的換熱器高效節(jié)能,適合煉油化工,化肥,冶金及
換熱器在傳熱過程中,降低間壁式換熱器中的熱阻,以提高傳熱 環(huán)保及大型化裝置使用。由于其既有板式換熱器的特點(diǎn),也有管
系數(shù)是一個重要的問題。熱阻主要來源于間壁兩側(cè)黏滯于傳熱面 殼式換熱氣的優(yōu)越,制造可節(jié)約成本。
上的流體薄層(稱為邊界層),和換熱器使用中在壁兩側(cè)形成的 這3種換熱器的應(yīng)用范圍有所不同,在選用上要根據(jù)實(shí)際進(jìn)
  行比對,力爭做到能夠達(dá)到理想效果。


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