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    1. 各種換熱器的原理及應用


      要:換熱器的種類極多,本文就幾種常用的換熱器的原理及應用進行淺析,比較它們的優越性,推薦其應用范圍。本文重點介紹了板式換熱器,管殼式換熱器和全焊接板殼換熱器3種。
       
      關鍵詞:換熱器;應用行業
       
       

      隨著科技高速發展的今天,換熱器已廣泛應用國內各個生產 污垢層,金屬壁的熱阻相對較小.管式換熱器增加流體的流速和擾
      領域,換熱器跟人們生活息息相關。換熱器顧名思義就是用來熱 動性,可減薄邊界層,降低熱阻提高給熱系數。但增加流體流速
      交換的機械設備。有氣體-氣體交換,氣體-液體交換,液體-液體 會使能量消耗增加,故設計時應在減小熱阻和降低能耗之間作合
      交換這幾種。就是一種介質熱能降低,另一種介質熱能增多,達 理的協調。
      到熱平衡,符合Q(吸) =Q(放)的熱平衡公式。換熱器的種類 為了降低污垢的熱阻,可設法延緩污垢的形成,并定期清洗
      很多,本文就板式換熱器,管殼式換熱器和全焊接板殼換熱器3種 傳熱面。管式換熱器都用金屬材料制成,其中碳素鋼和低合金鋼
      進行論述。 大多用于制造中、低壓換熱器;不銹鋼除主要用于不同的耐腐蝕
      一、板式換熱器 條件外,奧氏體不銹鋼還可作為耐高、低溫的材料;銅、鋁及其
      板式換熱器是一種結構緊湊,組裝方便,占地面積小,傳 合金多用于制造低溫換熱器;鎳合金則用于高溫條件下;非金屬
      熱系數高的熱交換設備。當雷諾數為200時,就能達到湍流狀 材料除制作墊片零件外,有些已開始用于制作非金屬材料的耐蝕
      態,熱系數可達4000-7000W/M2℃,是同等流速的管殼式換熱 換熱器,如石墨換熱器、氟塑料換熱器和玻璃換熱器等。
      器的3至5倍。設計上是軟硬結合的熱混合的設計技術,不同的 三、 管式換熱器按不同方式不同分類
      波紋面的孿生軟硬板,根據不同的要求,可以組合不同的阻力 1. 固定管板式。固定管板式換熱器的兩端管板和殼體制成一
      的流道,從而使傳熱達到最優化,可實現其經濟合理化。其最 體,當兩流體的溫度差較大時,在外殼的適當位置上焊上一個補
      大的缺點是由于組合件是有橡膠密封,承壓有極限,不能應用 償圈,或膨脹節。當殼體和管束熱膨脹不同時,補償圈發生緩慢
      相對高壓的環境中。由于板片之間交叉成網狀結構,要求其運 的彈性變形來補償因溫差應力引起的熱膨脹。特點為結構簡單、
      行的介質分子的顆粒要有一定的范圍,不然很容易堵塞,由于 造價低廉、殼程清洗和檢修困難,殼程必須是潔凈且不易結垢的
      獨特的組合形式,泄露時維修極其方便,更換配件簡單,所以 物料。
      大多行業用量較大,例如集中供熱行業、輕工、石油、化工食 2. U形管式 。U形管式換熱器每根管子均彎成U形,流體進、
      品等多個行業。 出口分別安裝在同一端的兩側,封頭內用隔板分成兩室,每根管
      二、管殼式換熱器 子可自由伸縮,來解決熱補償問題。特點為結構簡單,質量輕,
      管殼式換熱器是一種設計復雜制造工藝繁瑣的換熱設備, 適用于高溫和高壓的場合。管程清洗困難,管程流體必須是潔凈
      在壓力容器的制造過程中,必須遵守相應的章程和制度,管板的 和不易結垢的物料。
      厚度,殼體的厚度都得符合GB6654-1996和GB713-1997的相應標 3. 浮頭式。換熱器兩端的管板,一端不與殼體相連,該端稱
      準,不銹鋼的標準符合GB/T4237-2007的水平,換熱管的設計也 浮頭。管子受熱時,管束連同浮頭可以沿軸向自由伸縮,完全消
      要根據腐蝕程度,抗壓能力上做嚴格的選擇。其在運行的過程中 除了溫差應力。特點為結構復雜、造價高,便于清洗和檢修,完
      流體的相對流向一般有順流和逆流2種。順流時,入口處兩流體的 全消除溫差應力,應用普遍。但就其安裝要有一定的空間,占地
      溫差最大,并沿傳熱表面逐漸減小,至出口處溫差為最小。逆流 面積大,使用于壽命較長冶金,焦化等要求熱交換率低的場所。
      時,沿傳熱表面兩流體的溫差分布較均勻。 四、全焊接板殼式換熱器
      在冷、熱流體的進出口溫度一定的條件下,當兩種流體都無 全焊接板殼式換熱器集管殼式換熱器和板式換熱器的優點于
      相變時,以逆流的平均溫差最大順流最小管式換熱器在完成同樣 一身,體積小傳熱大于3489 W/M2℃,比傳統的管式換熱器高2至4
      傳熱量的條件下,采用逆流可使平均溫差增大,換熱器的傳熱面 倍,比板式換熱器高1.2倍,全焊接板殼換熱器采用波紋板為傳熱
      積減??;若傳熱面積不變,采用逆流時可使加熱或冷卻流體的消 元件,板束板片間用專用的程控自動氬弧焊焊接,板束裝在壓力
      耗量降低。前者可節省設備費,后者可節省操作費,故在設計或 殼內,波紋板片具有靜攪拌作用,能在很低數下形成湍流,在氣
      生產使用中應盡量采用逆流換熱。管式換熱器當冷、熱流體兩者 液兩相流工況中,全焊接板殼式換熱器的靜攪拌作用阻止介質折
      或其中一種有物相變化(沸騰或冷凝)時,由于相變時只放出或 流翻轉造成的氣液兩相分離??烧嬲龑崿F純逆流,于管殼式換熱
      吸收汽化潛熱,流體本身的溫度并無變化,因此流體的進出口溫 器相比冷端及熱端溫差小,可回收熱量。其結構緊湊質量輕無密
      度相等,這時兩流體的溫差就與流體的流向選擇無關了。 封膠墊,不容泄露,維修清洗簡便。全焊接板殼式換熱器是目前
      除順流和逆流這兩種流向外,還有錯流和折流等流向。管式 國際上最先進的換熱器高效節能,適合煉油化工,化肥,冶金及
      換熱器在傳熱過程中,降低間壁式換熱器中的熱阻,以提高傳熱 環保及大型化裝置使用。由于其既有板式換熱器的特點,也有管
      系數是一個重要的問題。熱阻主要來源于間壁兩側黏滯于傳熱面 殼式換熱氣的優越,制造可節約成本。
      上的流體薄層(稱為邊界層),和換熱器使用中在壁兩側形成的 這3種換熱器的應用范圍有所不同,在選用上要根據實際進
        行比對,力爭做到能夠達到理想效果。


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