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                  【汽機】一分鐘叫你看懂各種換熱器原理

                  發布日期:2020-12-18 14:11:35  信息來源:互聯網

                    換熱容器是用于完成介質的熱量交換的容器。其種類繁多。按照傳熱原理,傳熱原件結構形式和強化傳熱原件都可以進行分類。
                    按傳熱原理,換熱容器可分為直接接觸式和間接接觸式兩類。間接接觸式再細分就是常見的蓄能式和直接傳遞熱量的板式、管式換熱器。

                    蓄能式換熱器

                    蓄能式的結構緊湊,價格便宜,單位體積傳熱面大。適合氣-氣交換的場合。同時若兩種流體不允許有混合的話,是不能采用蓄熱式換熱器的。
                   
                    夾套式換熱器
                    夾套式換熱器是間壁式換熱器的一種,在容器外壁安裝夾套制成,結構簡單;但其加熱面受容器壁面限制,傳熱系數也不高。廣泛用于反應過程的加熱和冷卻。

                    沉浸式蛇管換熱器
                    它結構簡單,制造、安裝、清洗和維修方便,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。但蛇管式換熱器的體積大、笨重;單位傳熱面積金屬耗量多,傳熱效能低。

                    噴淋式蛇管換熱器
                    其優點是傳熱效果較沉浸式好,傳熱面積大而且可以改變,檢修和清洗方便。缺點是噴淋不易均勻。主要用于管內流體的冷卻,常設置在室外空氣流通處。
                    
                    管殼式換熱器可按結構形式分為固定管板式換熱器,浮頭式換熱器,U型管式換熱器和填料函式換熱器等類型。

                    單程列管式換熱器

                    列管式換熱器
                         列管式換熱器是目前化工及酒精生產上應用最廣的一種換熱器。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,而管內管外是兩種不同溫度的流體。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。

                    浮頭式換熱器
                    浮頭式換熱器消除了溫差應力,管束可以抽出,以方便清洗管、殼程,介質間溫差不受限制,可在高溫、高壓下工作,一般溫度小于等于450度,壓力小于等于6.4兆帕;可用于結垢比較嚴重的場合或管程易腐蝕場合。其缺點是小浮頭易發生內漏。金屬材料耗量大,成本高20%。結構復雜。

                    U型管式換熱器

                    U型管式換熱器結構比較簡單,但管程不易清洗,只適用于潔凈且不易結垢的鉚料,如高壓氣體的換熱。其缺點是管子內壁清洗困難,管子更換困難,管板上排列的管子少。優點是結構簡單,質量輕,適用于高溫高壓條件。

                    套管式換熱器
                    套管式換熱器換熱面積大,提高了傳熱效率。但檢修、清洗和拆卸都較麻煩,在可拆連接處容易造成泄漏。

                         板式換熱器可分為板框式換熱器、螺旋板式換熱器、板翅式換熱器和板殼式換熱器。

                    板框式換熱器
                    它具有換熱效率高、熱損失小、結構緊湊輕巧、占地面積小、安裝清洗方便、應用廣泛、使用壽命長等特點。在相同壓力損失情況下,其傳熱系數比管式換熱器高3-5倍,占地面積為管式換熱器的三分之一,熱回收率可高達90%以上。

                    螺旋板式換熱器
                    螺旋板式是一種新型換熱器,傳熱效率好,運行穩定性高,可多臺共同工作。傳熱效率高,運行可靠性強,阻力小。但螺旋板式換熱器要求焊接質量高,檢修比較困難。重量大,剛性差,螺旋板式換熱器運輸和安裝時應特別注意。

                    板翅式換熱器
                    板翅式換熱器傳熱效率高,適應性強,板翅式換熱器可適用于: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。

                    板殼式換熱器                                                                                              
                    其傳熱系數約為管殼式換熱器的2倍。結構緊湊,體積小。耐溫、抗壓,最高工作溫度可達800℃,最高工作壓力達 6.3兆帕。同時扁平流道中流體高速流動,且板面平滑,不易結垢,板束可拆出,清洗也方便。但這種換熱器制造工藝較管殼式換熱器復雜,焊接量大且要求高,因而它的推廣應用受到一定限制。

                          按傳熱強化原件,換熱容器可分為螺紋管換熱器,波紋管換熱器,縱槽管換熱器,翅片管換熱器和螺旋繞管換熱器。

                    波紋管換熱器
                          波紋管換熱器是在傳統的列管式換熱器的基礎上,應用強化傳熱理論及換熱管獨特的波峰與波谷的設計,使換熱器的性能有了重大突破。
                          它繼承了列管式換熱器堅固、耐用、安全、可靠等優點,同時又克服了其換熱能力差、易結垢等特點。缺點是抗氧化、耐高溫性能較差。

                    螺紋管換熱器

                    螺旋繞管換熱器
                         它在設計上完全突破了傳統管殼式換熱器的設計思路,從材料選擇到結構形式、外形體積等方面與傳統管殼式換熱器相比均有大幅度變化,多項技術創新使該換熱器從外觀到性能等各方面明顯超越了傳統管殼式換熱器,改變了傳統換熱器結構簡單、體積龐大、外形粗糙、效率低下的特點,是傳統換熱器的更新換代產品。

                    弓形換熱器
                    大部分換熱器都采用弓形折流板,雙弓形和三弓形折流板能使兩種換熱介質良好的進行接觸,消除換熱器的死角,以提高換熱目的,一般用于于大直徑和大流量場合。


                    雙殼程換熱器
                    雙殼程換熱器比單殼程換熱器換熱效果要好。殼程流體只需要較小的流速就可以形成湍流,從而達到提高了殼程流體的對流傳熱系數的目的。只是由于其壓降比同換熱面積的換熱器要大得多,所以在對壓降要求較為嚴格的場合較少使用。 

                    折流桿式換熱器
                    折流桿式換熱器是1970年美國菲利普石油公司首創的,其初衷是為了改善折流板換熱器中流體誘導振動而設計的。其特點是殼程不再設折流板,而由折流桿組成的折流圈來代替,以達到強化傳熱的目的。
                   
                    具有補償圈的換熱器


                    當兩流體的溫度差較大時,可在換熱器的外殼適當位置上焊上一個補償圈(或膨脹節)。當外殼和管線不同時,補償圈發生彈性形變、拉伸或壓縮,以適應外殼和管不同的熱膨脹程度,它適用于兩流體溫差不大于70℃,殼程流體壓強不高于600kPa的場合。   

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