换热器工作原理和特点
? 其缺点是管内清洗不便,管束中间部分的管子难以更换,又 因最内层管子弯曲半径不能太小,在管板中心部分布管不紧 凑,所以管子数不能太多,且管束中心部分存在间隙,使壳 程流体易于短路而影响壳程换热。此外,为了弥补弯管后管 壁的减薄,直管部分需用壁较厚的管子。这就影响了它的使 用场合,仅宜用于管壳壁温相差较大,或壳程介质易结垢而 管程介质清洁及不易结垢,高温、高压、腐蚀性强的情形。
流体的传热系数,因此它的传热效果好。液-液换热时,传热系数为 870 ~1750W/ (m2·℃)。这一点 特别适合于高压、小流量、低传热系数流体的换热。套管式换热器的缺点是占地面积大;单位传热面积 金属耗量多,约为管壳式换热器的 5 倍;管接头多,易泄漏;流阻大。 ③结构简单,工作适应范围大,传热面积增减方便,两侧流体均可提高流速,使传热面的两侧都可以有较 高的传热系数,是单位传热面的金属消耗量大,为增大传热面积、提高传热效果,可在内管外壁加设各 种形式的翅片,并在内管中加设刮膜扰动装置,以适应高粘度流体的换热。 ④可以根据安装位置任意改变形态,利于安装。 ? 缺点: ①检修、清洗和拆卸都较麻烦,在可拆连接处容易造成泄漏。 ②生产中,有较多材料选择受限,由于套管式换热器大多是内管中不允许有焊接,因为焊接会造成受热膨 胀开裂,而套管式换热器大多数为了节省空间选择,弯制,盘制成蛇管形态,故有较多特殊的耐腐蚀材 料无法正常生产。 ③套管换热器国内还没有形成统一的焊接标准,各个企业都是根据其他换热产品经验选择焊接方式,所以, 套管式换热器的焊接处,出现各类问题司空见惯,需要经常注意检查,保养。
四、螺旋板式换热器
? 由两块相互平行的钢板,卷制成相互隔开的螺旋形流道。螺旋板的两端焊有盖板。冷热流体分别在两流 道内流动。
? 性能特点: 1 、传热效率高(性能好) 一般认为螺旋板式换热器的传热效率为列管式换热器的 1-3 倍。等截面单通道不存在流动死区,定距柱及 螺旋通道对流动的扰动降低了流体的临界雷诺数,水水换热时螺旋板式换热器的传热系数最大可达 3000W/ (㎡.K )。 2 、有效回收低温热能 螺旋板式换热器由两张卷制而成,进行余热回收,充分利用低温热能。 3 、运行可靠性强 不可拆式螺旋板式换热器螺旋通道的端面采用焊接密封,因而具有较高的密封性,保证两种工作介质不 混合。 4 、阻力小 在壳体上的接管采用切向结构。比较低的压力损失,处理大容量蒸汽或气体;有自清刷能力,因其介质 呈螺旋型流动,污垢不易沉积;清洗容易,可用蒸汽或碱液冲洗,简单易行,适合安装清洗装置;介质 走单通道,允许流速比其他 换热器高。 5 、可多台组合使用 单台设备不能满足使用要求时,可以多台组合使用,但组合时必须符合下列规定:并联组合、串联组合、
六、热管换热器
? 一根密封的金属管子,管内壁覆盖一层有毛细结构材料作成的芯网,其中间是空的。管内装有 一定量的热载体(如液氨、氟利昂等),被气化,流向冷端,蒸汽在冷端被冷凝,放出汽化潜 热,而加热了冷流体。冷凝液又流回热端,如此反复。
? 性能特点: 1 、热管换热器可以通过换热器的中隔板使冷热流体完全分开,在运行过程中单根热管因为磨损、
腐蚀、超温等原因发生破坏时基本不影响换热器运行。热管换热器用于易然、易爆、腐蚀性强 的流体换热场合具有很高的可靠性。 2 、热管换热器的冷、热流体完全分开流动,可以比较容易的实现冷、热流体的逆流换热。冷热流 体均在管外流动,由于管外流动的换热系数远高于管内流动的换热系数,用于品位较低的热能 回收场合非常经济。 3 、对于含尘量较高的流体,热管换热器可以通过结构的变化、扩展受热面等形式解决换热器的磨 损和堵灰问题。 4 、热管换热器用于带有腐蚀性的烟气余热回收时,可以通过调整蒸发段、冷凝段的传热面积来调 整热管管壁温度,使热管尽可能避开最大的腐蚀区域。
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二、沉浸式蛇管换热器
? 沉浸式蛇管换热器以蛇形管作为传热元件的换热器,是间壁式换热器种类之一。 根据管外流体冷却方式的不同,蛇管式换热器又分为沉浸式和喷淋式。
? 优点:
这是一种古老的换热设备。它结构简单,制造、安装、清洗和维修方便,便于 防腐,能承受高压,价格低廉,又特别适用于高压流体的冷却、冷凝,所以现 代仍得到广泛应用。
七、套管式换热器
? 冷、热流体分别在内管和套管中流动并换热。 ? 优点: 这种换热器具有若干突出的优点,所以至今仍被广泛用于石油化工等工业部门。 ①结构简单,传热面积增减自如。因为它由标准构件组合而成,安装时无需另外加工。 ②传热效能高。它是一种纯逆流型换热器,同时还可以选取合适的截面尺寸,以提高流体速度,增大两侧
五、喷淋式换热器
? 热流体在裸露的管中流过,冷却水喷淋流过蛇管。 ? 性能特点:
这种换热器是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 , 喷淋式 换热器的传热效果大有改善。
换热器工作原理和特点
管板
换热管
膨 胀 节
一、U型管式换热器
? 每根管子都弯成U形,固定在同一侧管板上,每根管可以自 由伸缩,也是为了消除热应力。
? 此类换热器的特点是管束可以自由伸缩,不会因管壳之间的 温差而产生热应力,热补偿性能好;管程为双管程,流程较 长,流速较高,传热性能较好;承压能力强;管束可从壳体 内抽出,便于检修和清洗,且结构简单,造价便宜。
? 缺点:
由于容器体积比管子的体积大得多、笨重、单位传热面积金属耗量多,因此管 外流体的表面传热系数较小。为提高传热系数,容器内可安装搅拌器。
三、列管式换热器
? 冷流体走管内,热流体经折流板走管外,冷、热流体通过间壁换热。 ? 性能特点:
列管式换热器的结构比较简单、紧凑、造价便宜,但管外不能机械清洗。此种换热 器管束连接在管板上,管板分别焊在外壳两端,并在其上连接有顶盖,顶盖和壳体 装有流体进出口接管。通常在管外装置一系列垂直于管束的挡板。同时管子和管板 与外壳的连接都是刚性的,而管内管外是两种不同温度的流体。因此,当管壁与壳 壁温差较大时,由于两者的热膨胀不同,产生了很大的温差应力,以至管子扭弯或 使管子从管板上松脱,甚至毁坏换热器。 ? 为了克服温差应力必须有温差补偿装置,一般在管壁与壳壁温度相差 50 ℃以上时, 为安全起见,换热器应有温差补偿装置。但补偿装置(膨胀节)只能用在壳壁与管 壁温差低于60 ~70 ℃和壳程流体压强不高的情况。一般壳程压强超过 0.6Mpa 时由 于补偿圈过厚,难以伸缩,失去温差补偿的作用,就应考虑其他结构