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天津換熱器廠家分析各種換熱器工作原理

作者：admin 發(fā)布時間：2021-12-09 01:39:51點擊：827

天津換熱器廠家分析各種換熱器工作原理

、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：

（1）優(yōu)點

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

。

（2）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

。

2、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

。

（1）優(yōu)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

。

（2）缺點

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?zhèn)鳠嵯禂递^小。為提高傳熱系數

，容器內可安裝攪拌器

。

3、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：

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。

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(jié)）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，就應考慮其它結構

。

、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：

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(qū)

，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

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

，保證兩種工作介質不混合

。

（4）阻力小

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(guī)定：并聯(lián)組合

、串聯(lián)組合，設備和通道間距相同

?div id="m50uktp" class="box-center"> ；旌辖M合：一個通道并聯(lián)，一個通道串聯(lián)

。

、噴淋式換熱器

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(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(fā)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。

（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(fā)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(qū)域

。

7、套管式換熱器

冷

、熱流體分別在內管和套管中流動并換熱

。

（1）優(yōu)點

這種換熱器具有若干突出的優(yōu)點，所以至今仍被廣泛用于石油化工等工業(yè)部門

。

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。

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五倍

；管接頭多

，易泄漏；流阻大

。

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。

可以根據安裝位置任意改變形態(tài)

，利于安裝

。

（2）缺點

檢修、清洗和拆卸都較麻煩

，在可拆連接處容易造成泄漏

。

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(jié)省空間選擇

，彎制

，盤制成蛇管形態(tài)，故有較多特殊的耐腐蝕材料無法正常生產

。

套管換熱器國內還沒有形成統(tǒng)一的焊接標準

，各個企業(yè)都是根據其它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(yǎng)

。

二

、具有補償圈的換熱器

1、浮頭式換熱器

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

。

冷流體入口熱流體入口

1）優(yōu)點

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

；

可用于結垢比較嚴重的場合；

可用于管程易腐蝕場合

。

（2）缺點

小浮頭易發(fā)生內漏

；

金屬材料耗量大，成本高20%

；

結構復雜。

、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。

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它增加湍動的措施

，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

。

3、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 m2/ m3

。

性能特點：

（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 m2/ 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(fā)生集態(tài)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(lián)、并聯(lián)

、串并聯(lián)的組合

，可以滿足大型設備的換熱需要。工業(yè)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

。

（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(tǒng)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(yōu)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：

高效節(jié)能

，該換熱器傳熱系數為6000～8000W/（m2·℃）

；

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；

改層流為湍流

，提高了換熱效率

，降低了熱阻；

換熱速度快

，耐高溫（400℃）

，耐高壓（2.5MPa）；

結構緊湊

，占地面積小，重量輕

，安裝方便

，節(jié)約土建投資；

設計靈活

，規(guī)格齊全

，實用針對性強，節(jié)約資金

；

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

；

維護費用低

，易操作

，清垢周期長，清洗方便

；

采用納米熱膜技術

，顯著增大傳熱系數；

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(yī)藥、能源電子

、機械輕工等領域

。

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