換熱器原理與種類概述

換熱器

換熱器概念:

換熱器是將熱流體的部分熱量傳遞給冷流體的設備,又稱熱交換器。因換熱器類型繁多,性能不一,根據換熱設備用途不同,可歸結為管殼式和板式結構兩大類。

換熱器工作原理:

換熱器是將熱流體的部分熱量傳遞給冷流體的設備。即在一個大的密閉容器內裝上水或其他介質,而在容器內有管道穿過。讓熱水從管道內流過,由於管道內熱水和容器內冷熱水的溫差,會形成熱交換,也就是熱平衡。高溫物體的熱量總是向低溫物體傳遞,這樣就把管道里水的熱量交還給容器內的冷水,換熱器又稱熱交換器。

機械結構形式:

換熱器的分類良多,可以按傳熱原理、結構和用途等進行分類,按其結構主要有管殼式和板式兩種。根據冷熱流體熱量交換的原理和方式基本上可分為三大類:間壁式、混合式和蓄熱式。

管殼式換熱器

換熱器原理與種類概述

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。這種換熱器結構較簡單,操作可靠,可用各種結構材料(主要是金屬材料)製造,能在高溫、高壓下使用,是目前應用最廣的類型。

根據所採用的補償措施,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。

固定管板式換熱器

換熱器原理與種類概述

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採用焊接的方式與殼體連接,主要由外殼、管板、管束、頂蓋(封頭)等部件構成。

固定管板式換熱器的優點是:

1. 結構簡單;

2. 在相同的殼體直徑內,排管數最多,旁路最少;

3. 每根換熱管都可以進行更換,且管內清洗方便。

4. 固定管板式換熱器的缺點是:

5. 殼程不能進行機械清洗;

6. 當換熱管與殼體的溫差較大(大於50℃)時會產生溫差應力,解決措施是在殼體上設置膨脹節,因而殼程壓力受膨脹節強度的限制不能太高;

7. 只適用於流體清潔且不易結垢,兩流體溫差不大或溫差較大但殼程壓力不高的工作場合。

浮頭式換熱器

換熱器原理與種類概述

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,可以沿軸向進行自由浮動,也稱為浮頭。浮頭由浮動管板、鉤圈和浮頭端蓋組成,是可拆連接,管束可從殼體內抽出。

浮頭式換熱器的優點是:

1. 若換熱管與殼體有溫差存在,即殼體或換熱管膨脹時,不會產生溫差應力;

2. 管束可從殼體內抽出,便於管內和管間的清洗。

3. 浮頭式換熱器的缺點是:

4. 結構較複雜,用材量大,造價高;

5. 如果浮頭蓋與浮動管板之間密封不嚴,會發生內漏,造成兩種介質的混合。

U型管式換熱器

換熱器原理與種類概述

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,進出口分別安裝在同一管板的兩側,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。

U型管式換熱器的優點是:

1. 管束可以自由浮動,無須考慮溫差應力,可用於大溫差場合;

2. 它只有一塊管板,法蘭數量少,洩露點少、結構簡單;

3. U型管式換熱器運行可靠,造價低。

4. U型管式換熱器的缺點是:

5. 管內清洗比較困難。由於管子需要有一定的彎曲半徑,管板的利用率較低;

6. 管束最內層的管間距大,殼程易短路。當管內流速太高時,將會對U形彎管段產生嚴重的沖蝕,影響其使用壽命;

7. 內層管若損壞就不能更換,因而報廢率較高。

換熱器使用注意事項:

保持管網清潔。無論是在工作前還是工作完成後,都必須清洗管網,避免發生換熱器堵塞的現象。此外,要注意對除汙器和過濾器的清洗,讓整個換熱工作順利完成。

嚴格把關軟化水。在進行供熱介質處理前,要檢查系統中和軟化罐中的水質問題,確定水質合格後可注入。

檢驗新系統。對於新近的系統,不能立刻使之與換熱器進行交替使用,而要使新系統在指定的時間段內運行,在完成運行檢驗後,才能把換熱器併入系統中。這樣做的目的是避免管網中的雜質破壞換熱器的內部設備。

套管式換熱器

換熱器原理與種類概述

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準管連接而成的同心圓套管,外面的叫殼程,內部的叫管程。兩種不同介質可在殼程和管程內逆向流動(或同向)以達到換熱的效果。套管式換熱器通常由殼體(包括內殼和外殼)、U型肘管、填料函等組成。

套管式換熱器的優點是:

1. 結構簡單,能耐高壓;

2. 傳熱面積可根據需要增減,應用方便。

3. 套管式換熱器的缺點是:

4. 管間接頭多,易洩露;

5. 佔地面積較大,單位傳熱面消耗金屬量大。

板式換熱器

螺旋板式換熱器

換熱器原理與種類概述

螺旋板換熱器屬於板式換熱器的一種,是由兩張平行的金屬板卷制而成,在其內部形成兩個同心的螺旋形通道。換熱器中央設置隔板,將螺旋形通道隔開,兩板之間焊有定距柱以維持通道間距。

螺旋板式換熱器的優點是:

1. 傳熱係數高;

2. 不易結垢和堵塞;

3. 能利用溫度較低的熱源;

4. 結構緊湊。

螺旋板式換熱器的缺點是:

1. 操作壓強和溫度不宜太高;

2. 不易檢修。


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