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各種換熱器的工作原理和特點

更新時間:2023-01-04  |  點擊率:1279
  一、換熱器
  1、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:
 ?。?)優點
  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。
 ?。?)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。
 ?。?)優點
  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。
 ?。?)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傳熱系數較小。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)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。
  SPEET無源動力強化換熱系統,是由深圳中創鼎新工業節能智能化技術有限公司自主研發的一項革新性的工業高效節能技術,可廣泛應用于化工、冶金、石油、制鹽、制糖、造紙、制藥、海水淡化、制冷等行業的列管式換熱器,有效解決列管式換熱系統因設計或運行等原因導致的換熱效率不足的問題,有效提高換熱效率20%以上。
  與傳統的換熱器清洗方式相比,SPEET具有無腐蝕、無污染、免拆卸、對設備無損傷、高可靠性、高效節能的優勢。
  SPEET工作原理為,沿著介質流向將SPEET紐帶插入到每一根換熱管中,當設備運行時,利用介質自身流速驅動SPEET裝置不停地快速旋轉,一方面打破管內溫度分層,將流體邊界滯留層厚度降低一個數量級,實現強化換熱;另一方面通過強化擾流和對管壁不規則刮掃,減少垢的析出,阻止垢的附著,加快垢的剝蝕,防止換熱管壁結晶或結疤,從而實現在線除垢防垢。通過這兩方面共同作用,將換熱器的換熱系數K值提高20%-50%以上,從而達到節能降耗的目的。
  SPEET安裝便捷,無需停工或改動換熱器主體;無需專人維護,節省化學清洗及人工清洗費用,投資回報周期6到12個月,經濟效益十分顯著,大幅提升大工業用戶能源利用效率,助力工業企業低碳綠色發展。
  4、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:
 ?。?)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,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)。
 ?。?)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。
 ?。?)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。
 ?。?)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。
 ?。?)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,必須符合下列規定:并聯組合、串聯組合,設備和通道間距相同?;旌辖M合:一個通道并聯,一個通道串聯。
  5、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。
  6、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:
 ?。?)熱管換熱器可以通過換熱器的中隔板使冷熱流體分開,在運行過程中,單根熱管因為磨損、腐蝕、超溫等原因發生破壞時,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。
 ?。?)熱管換熱器的冷、熱流體分開流動,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。
 ?。?)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。
 ?。?)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。
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