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哈雷釬焊板式換熱器
專業生產:換熱器;分水器;過水熱;冷卻器
新聞動態

間壁式換熱器的類型

點擊:2048 日期:[ 2014-04-26 22:48:41 ]
   間壁式換熱器的特點是冷、熱兩流體被固體壁面隔開,不相混合,通過間壁進行熱量的    交換。此類換熱器中,以列管式應用最廣,本節將作重點介紹。其它常用的間壁式換熱器簡介如下:     一、管式換熱器   (一)蛇管式換熱器 蛇管式換熱器可分為兩類。     1)沉浸式蛇管換熱器  蛇管多用金屬管子彎制而成,或制成適應容器要求的形狀,沉浸    在容器中。兩種流體分別在蛇管內、外流動而進行熱量交換。幾種常用的蛇管形式如圖所示。     這種蛇管換熱器的優點是結構簡單,價格低廉,便于防腐蝕,能承受高壓。主要缺點是    由于容器的體積較蛇管的體積大得多,故管外流體的 較小,因而總傳熱系數K值也較小。    若在容器內增設攪拌器或減小管外空間,則可提高傳熱系數。   2)噴淋式換熱器  噴淋式換熱器如圖所示。它多用作冷卻器。固定在支架上的蛇管排列在同一垂直面上,熱流體在管內流動,自下部的管進入,由上部的管流出。冷水由最上面的多孔分布管(淋水管)流下,分布在蛇管上,并沿其兩側下降至下面的管子表面,最后流入水槽而排出。冷水在各管表面上流過時,與管內流體進行熱交換。這種設備常放置在室外空氣流通處,冷卻水在空氣中汽化時可帶走部分熱量,以提高冷卻效果。它和沉浸式蛇管換熱器相比,還具有便于檢修和清洗、傳熱效果也較好等優點,其缺點是噴淋不易均勻。 噴淋式換熱器 1-彎管  2-循環泵  3-控制閥 在沉浸式換熱器的容器內,流體常處于不流動的動態,因此在某瞬間容器內各處的溫度 基本相同,而經過一段時間后,流體的溫度由初溫t1變為終溫t2,故屬于非定態傳熱過程。    (二)套管式換熱器 套管式換熱器系用管件將兩種尺寸不同的標準管連接成為同心圓的套管,然后用180°的回彎管將多段套管串聯而成,如圖4-42所示。每一段套管稱為一程,程數可根據傳熱要求而增減。每程的有效長度為4~6m,若管子太長,管中間會向下彎曲,使環形中的流體分布不均勻。 套管換熱器的優點為:構造簡單;能耐高壓;傳熱面積可根據需要而增減;適當地選擇管內、外徑,可使流體的流速較大;且雙方的流體作嚴格的逆流,都有利于傳熱。其缺點為:管間接頭較多,易發生泄漏;單位長度具有傳熱面積較小。在需要傳熱面積不太大且要求壓強較高或傳熱效果較好時,宜采用套管式換熱器。 圖4—42  套管式換熱器 (三)列管式換熱器   列管換熱器是目前化工生產中應用最廣泛的傳熱設備。與前述的各種換熱器相比,主  要優點是單位體積所具有的傳熱面積較大以及傳熱效果較好;此外,結構簡單,制造的材料  范圍較廣,操作彈性也較大等,因此在高溫、高壓和大型裝置上多采用列管式換熱器。 列管換熱器中,由于兩流體的溫度不同,使管束和殼體的溫度也不相同,因此它們的熱  膨脹程度也有差別。若兩流體的溫度差較大(50℃以上)時,就可能由于熱應力而引起設備  的變形,甚至彎曲或破裂,因此必須考慮這種熱膨脹的影響。根據熱補償方法的不同,列管  換熱器有下面幾種型式。 1.固定管板式 固定管板式換熱器如圖4—5所示。所謂固定管板式即兩端管板和殼體連接成一體,因  此它具有結構簡單和造價低廉的優點。但是由于殼程不易檢修和清洗,因此殼方流體應是  較潔凈且不易結垢的物料。當兩流體的溫度差較大時,應考慮熱補償。圖4—43為具有補償  圈(或稱膨脹節)的固定板式換熱器,即在外殼的適當部位焊上一個補償圈,當外殼和管束熱  膨脹不同時,補償圈發生彈性變形(拉伸或壓縮),以適應外殼和管束的不同的熱膨脹程度。  這種熱補償方法簡單,但不宜用于兩流體的溫度差太大(不大于70℃)和殼方流體壓強過高  (一般不高于600kPa)的場合。 圖4-43  具有補償圈的固定管板式換熱器 1一擋板  2-補償圈  3-放氣嘴 2.U型管換熱器 U型管換熱器如圖4-44所示。管子彎成U型,管子的兩端固定在同一管板上,因此每    根管子可以自由伸縮,而與其它管子及殼體無關。 圖4-44  U型管換熱器 1一U型管  2一殼程隔板  3一管程隔板     這種型式換熱器的結構也較簡單,重量輕,適用于高溫和高壓的場合。其主要缺點是管    內清洗比較困難,因此管內流體必須潔凈;且因管子需一定的彎曲半徑,故管板的利用率較差。     3.浮頭式換熱器        浮頭式換熱器如圖4-45所示,兩端管板之一不與外殼固定連接,該端稱為浮頭。當管    子受熱(或受冷)時,管束連同浮頭可以自由伸縮,而與外殼的膨脹無關。浮頭式換熱器不但    可以補償熱膨脹,而且由于固定端的管板是以法蘭與殼體相連接的,因此管束可從殼體中抽    出,便于清洗和檢修。故浮頭式換熱器應用較為普遍。但該種換熱器結構較復雜,金屬耗量較多,造價也較高。 以上幾種類型的列管換熱器都有系列標準,可供選用。規格型號中通常標明型式、殼體直徑、傳熱面積、承受的壓強和管程數等。例如FA600—130—16-2的換熱器,FA表示浮頭式A型.換熱管為φ9X2mm,正三角行排列(FB表示浮頭B型,其換熱管為φ25X2.5mm,正方行排列),殼體公稱直徑為600mm,公稱傳熱面積為130m2,公稱壓強為16at,管程數2。  圖4-45  浮頭式換熱器 1一管程隔板  2一殼程隔板  3一浮頭     (一)夾套式換熱器     這種換熱器構造簡單,如圖4—46所示。換熱器的夾套孝裝在容器的外部,夾套與器壁之間形成密閉的空間,為載熱體(加熱介質)或載冷體(冷卻介質)的通路。夾套通常用鋼或鑄鐵制成,可焊在器壁上或者用螺釘固定在容器的法蘭或器蓋上。.     夾套式換熱器主要應用于反應過程的加熱或冷卻。在用蒸汽進行加熱時,蒸汽由上部接管進入夾套,冷凝水則由下部接管流出。作為冷卻器時,冷卻介質(如冷卻水)由夾套下部的接管進入,而由上部接管流出。 這種換熱器的傳熱系數較低,傳熱面又受容器的限制,因此適用于傳熱量不太大的場合。為了提高其傳熱性能,可在容器內安裝攪拌器,使器內液體作強制對流,為了彌補傳熱面的不足,還可在器內安裝蛇管等。 圖4-46  夾套式換熱器 1一容器2一夾套  (二)板式換熱器 板式換熱器主要由一組長方形的薄金屬板平行排列、夾緊組裝于支架上而構成。兩相鄰板片的邊緣襯有墊片,壓緊后可達到密封的目的,且可用墊片的厚度調節兩板間流體通道的大小。每塊板的四個角上,各開一個圓孔,其中有兩個圓孔和板面上的流道相通,另外兩個圓孔則不相通,它們的位置在相鄰板上是錯開的,以分別形成兩流體的通道。冷、熱流體交替地在板片兩側流過,通過金屬板片進行換熱。每塊金屬板面沖壓成凹凸規則的波紋,以使流體均勻流過板面,增加傳熱面積,并促使流體湍動,有利于傳熱。板式換熱器的示意圖如圖4-47所示。     板式換熱器的優點是:結構緊湊,單位體積設備所提供的傳熱面積大;總傳熱系數高,如對低粘度液體的傳熱,K值可高達7000W/(m2·℃);可根據需要增減板數以調節傳熱面積;檢修和清洗都較方便。         板式換熱器的缺點是:處理量不太大;操作壓強較低,一般低于1500kPa,最高也不超過2000kPa;因受墊片耐熱性能的限制,操作溫度不能過高,一般對合成橡膠墊圈不超過    130℃,壓縮石棉墊圈低于250℃。 (三)螺旋板式換熱器 如圖4—48所示,螺旋板式換熱器是由兩塊薄金屬板焊接在一塊分隔擋板(圖中心的短板)上并卷成螺旋形而成的。兩塊薄金屬板在器內形成兩條螺旋形通道,在頂、底部上分別焊有蓋板或封頭。進行換熱時,冷、熱流體分別進入兩條通道,在器內作嚴格的逆流流動。     因用途不同,螺旋板式換熱器的流道布置和封蓋形式,有下面幾種型式: “I”型結構  兩個螺旋流道的兩側完全為焊接密封的“I”型結構,是不可拆結構,如圖4-48(a)所示。兩流體均作螺旋流動,通常冷流體由外周流向中心,熱流體從中心流向外周,即完全逆流流動。這種型式主要應用于液體與液體間傳熱。 “Ⅱ”型結構  Ⅱ型結構如圖4—48(b)所示。一個螺旋流道的兩側為焊接密封,另一流道的兩側是敞開的,因而一流體在螺旋流道中作螺旋流動,另一流體在另一流道中作軸向流動.這種型式適用于兩流體流量差別很大的場合,常用作冷凝器、氣體冷卻器等。    “Ⅲ”型結構  “Ⅲ”型結構如圖4—48(c)所示。一種流體作螺旋流動,另一流體是軸向流動和螺旋流動的組合。適用于蒸氣的冷凝冷卻。     螺旋板換熱器的直徑一般在1.6m以內,板寬200~1200mm,板厚2~4mm,兩板間的    距離為5—25mm。常用材料為碳鋼和不銹鋼。     螺旋板換熱器的優點:    ‘ (1)總傳熱系數高。由于流體在螺旋通道中流動,在較低的雷諾值(一般Re=1400~1800,有時低到500)下即可達到湍流,并且可選用較高的流速(對液體為2m/s,氣體為20m/s),故總傳熱系數較大。 (2)不易堵塞。由于流體的流速較高,流體中懸浮物不易沉積下來,并且任何沉積物將  減小單流道的橫斷面,因而使速度增大,對堵塞區域又起到沖刷作用,故螺旋板換熱器不易  被堵塞。 (3)能利用低溫熱源和精密控制溫度。這是由于流體流動的流道長及兩流體完全逆流 的緣故。 (4)結構緊湊。單位體積的傳熱面積為列管換熱器的3倍。 螺旋板換熱器的缺點: (1)操作壓強和溫度不宜太高,目前最高操作壓強為2000kPa,溫度約在400℃以下。 (2)不易檢修。因整個換熱器為卷制而成,一旦發生泄漏,修理內部很困難。 三、翅片式換熱器 (一)翅片管換熱器 如圖4-49所示,翅片式換熱器的構造特點是在管子表面上裝有徑向或軸向翅片。常見 的翅片如圖4-50所示。   圖4-50  常見的翅片形式 當兩種流體的對流傳熱系數相差很大時,例如用水蒸氣加熱空氣,此傳熱過程的熱阻主要在氣體一側。若氣體在管外流動,則在管外裝置翅片,既可擴大傳熱面積,又可增加流體的湍動,從而提高換熱器的傳熱效果。一般來說,當兩種流體的對流傳熱系數之比為3:1或更大時,宜采用翅片式換熱器。 翅片的種類很多,按翅片的高度不同,可分為高翅片和低翅片兩種,低翅片一般為螺紋  管。高翅片適用于管內、外對流傳熱系數相差較大的場合,現已廣泛地應用于空氣冷卻器  上。低翅片適用于兩流體的對流傳熱系數相差不太大的場合,如對粘度較大液體的加熱或  冷卻等。 (二)板翅式換熱器 板翅式換熱器的結構型式很多,但其基本結構元件相同,即在兩塊平行的薄金屬板(平  隔板)問,夾人波紋狀的金屬翅片,兩邊以側條密封,組成一個單元體。將各單元體進行不同的疊積和適當地排列,再用釬焊給予固定,即可得到常用的逆、并流和錯流的板翅式換熱器的組裝件,稱為芯部或板束。如圖4-51所示。將帶有流體進、出口的集流箱焊到板束上,就成為板翅式換熱器。目前常用的翅片形式有光直型翅片、鋁齒形翅片和多孔型翅片,如圖4—52所示。       板翅式換熱器的主要優點有:     (1)總傳熱系數高,傳熱效果好。由于翅片在不同程度上促進了湍流并破壞了傳熱邊界  層的發展,故總傳熱系數高。同時冷、熱流體間換熱不僅以平隔板為傳熱面,而且大部分熱  量通過翅片傳遞,因此提高了傳熱效果。     (2)結構緊湊。單位體積設備提供的傳熱面積一般能達到2500m2,最高可達4300m2,  而列管式換熱器一般僅有160m2。     (3)輕巧牢固。因結構緊湊,一般用鋁合金制造,故重量輕。在相同的傳熱面積下,其質量約為列管式換熱器的十分之一。波形翅片不僅是傳熱面的支撐,而且是兩板間的支撐,故其強度很高。     (4)適應性強、操作范圍廣。由于鋁合金的導熱系數高,且在零度以下操作時,其延性和抗拉強度都可提高,故操作范圍廣,可在熱力學零度至200C的范圍內使用,適用于低溫和超低溫的場合。適應性也較強,既可用于各種情況下的熱交換,也可用于蒸發或冷凝。操作方式可以是逆流、并流、錯流或錯逆流同時并進等。此外還可用于多種不同介質在同一設備內進行換熱。     板翅式換熱器的缺點有:     (1)由于設備流道很小,故易堵塞,而且增大壓強降;換熱器一旦結垢,清洗和檢修很困難,所以處理的物料應較潔凈或預先進行凈制。     (2)由于隔板和翅片都由薄鋁片制成,故要求介質對鋁不發生腐蝕。   
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