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九種換熱器的工作原理詳解
發(fā)布時(shí)間:2019-06-29


  蓄能式換熱器,是利用固體物質(zhì)的導(dǎo)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,通過此過程可實(shí)現(xiàn)熱量的傳遞;

  間壁式換熱器,也是利用了中介物的熱傳導(dǎo),冷、熱兩種介質(zhì)被固體間壁隔開,并通過間壁進(jìn)行熱量交換。對(duì)于供熱企業(yè)而言,間壁式換熱器的應(yīng)用***為廣泛。根據(jù)結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)較簡單,操作可靠,可用各種結(jié)構(gòu)材料(主要是金屬材料)制造,能在高溫、高壓下使用,是目前應(yīng)用***廣的類型。

  根據(jù)所采用的補(bǔ)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(gòu)成。

  固定管板式換熱器的優(yōu)點(diǎn)是:

  ◆結(jié)構(gòu)簡單;

  ◆在相同的殼體直徑內(nèi),排管數(shù)***多,旁路***少;

  ◆每根換熱管都可以進(jìn)行更換,且管內(nèi)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(jī)械清洗;

  ◆當(dāng)換熱管與殼體的溫差較大(大于50℃)時(shí)會(huì)產(chǎn)生溫差應(yīng)力,解決措施是在殼體上設(shè)置膨脹節(jié),因而殼程壓力受膨脹節(jié)強(qiáng)度的限制不能太高;

  ◆只適用于流體清潔且不易結(jié)垢,兩流體溫差不大或溫差較大但殼程壓力不高的工作場合。

  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(nèi)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(yīng)力;

  ◆管束可從殼體內(nèi)抽出,便于管內(nèi)和管間的清洗。

  浮頭式換熱器的缺點(diǎn)是:

  ◆結(jié)構(gòu)較復(fù)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(yán),會(huì)發(fā)生內(nèi)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(cè),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關(guān)。

  ▲U型管式換熱器

  U型管式換熱器的優(yōu)點(diǎn)是:

  ◆管束可以自由浮動(dòng),無須考慮溫差應(yīng)力,可用于大溫差場合;

  ◆它只有一塊管板,法蘭數(shù)量少,泄露點(diǎn)少、結(jié)構(gòu)簡單;

  ◆U型管式換熱器運(yùn)行可靠,造價(jià)低。

  U型管式換熱器的缺點(diǎn)是:

  ◆管內(nèi)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***內(nèi)層的管間距大,殼程易短路。當(dāng)管內(nèi)流速太高時(shí),將會(huì)對(duì)U形彎管段產(chǎn)生嚴(yán)重的沖蝕,影響其使用壽命;

  ◆內(nèi)層管若損壞就不能更換,因而報(bào)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(nèi)流動(dòng),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(dòng)程度較高的液膜,管外給熱系數(shù)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

  噴淋式換熱器的優(yōu)點(diǎn)是:

  ◆結(jié)構(gòu)簡單、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(biāo)準(zhǔn)管連接而成的同心圓套管,外面的叫殼程,內(nèi)部的叫管程。兩種不同介質(zhì)可在殼程和管程內(nèi)逆向流動(dòng)(或同向)以達(dá)到換熱的效果。套管式換熱器通常由殼體(包括內(nèi)殼和外殼)、U型肘管、填料函等組成。

  ▲套管式換熱器

  套管式換熱器的優(yōu)點(diǎn)是:

  ◆結(jié)構(gòu)簡單,能耐高壓;

  ◆傳熱面積可根據(jù)需要增減,應(yīng)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(jié)構(gòu)簡單;但其加熱面受容器壁面限制,傳熱系數(shù)也不高。為提高傳熱系數(shù)且使釜內(nèi)液體受熱均勻,可在釜內(nèi)安裝攪拌器。當(dāng)夾套中通入冷卻水或無相變的加熱劑時(shí),亦可在夾套中設(shè)置螺旋隔板或其它增加湍動(dòng)的措施,以提高夾套一側(cè)的給熱系數(shù)。為補(bǔ)充傳熱面的不足,也可在釜內(nèi)部安裝蛇管。夾套式換熱器廣泛用于反應(yīng)過程的加熱和冷卻。

  ▲夾套式換熱器

  夾套式換熱器的優(yōu)點(diǎn)是:

  ◆結(jié)構(gòu)簡單;

  ◆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(nèi)部形成兩個(gè)同心的螺旋形通道。換熱器中央設(shè)置隔板,將螺旋形通道隔開,兩板之間焊有定距柱以維持通道間距。

  ▲螺旋板式換熱器

  螺旋板式換熱器的優(yōu)點(diǎn)是:

  ◆傳熱系數(shù)高;

  ◆不易結(jié)垢和堵塞;

  ◆能利用溫度較低的熱源;

  ◆結(jié)構(gòu)緊湊。

  螺旋板式換熱器的缺點(diǎn)是:

  ◆操作壓強(qiáng)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(nèi)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(fù)循環(huán),熱量不斷從熱端傳至冷端。

  ▲熱管換熱器

  熱管換熱器的優(yōu)點(diǎn)是:

  ◆結(jié)構(gòu)簡單,使用壽命長,工作可靠;

  ◆具有極高的導(dǎo)熱性、良好的等溫性;

  ◆冷熱兩側(cè)的傳熱面積可任意改變、可遠(yuǎn)距離傳熱、可控制溫度。

  其缺點(diǎn)是:

  ◆抗氧化、耐高溫性能較差。

  換熱器使用注意事項(xiàng):

  ◆保持管網(wǎng)清潔。無論是在工作前還是工作完成后,都必須清洗管網(wǎng),避免發(fā)生換熱器堵塞的現(xiàn)象。此外,要注意對(duì)除污器和過濾器的清洗,讓整個(gè)換熱工作順利完成。

  ◆嚴(yán)格把關(guān)軟化水。在進(jìn)行供熱介質(zhì)處理前,要檢查系統(tǒng)中和軟化罐中的水質(zhì)問題,確定水質(zhì)合格后可注入。

  ◆檢驗(yàn)新系統(tǒng)。對(duì)于新近的系統(tǒng),不能立刻使之與換熱器進(jìn)行交替使用,而要使新系統(tǒng)在指定的時(shí)間段內(nèi)運(yùn)行,在完成運(yùn)行檢驗(yàn)后,才能把換熱器并入系統(tǒng)中。這樣做的目的是避免管網(wǎng)中的雜質(zhì)破壞換熱器的內(nèi)部設(shè)備。

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