常见换热器.ppt

第二章传热 第五节换热器 换热器分类 按传热特征分 间壁式 冷 热流体由固体间壁隔开 传热面积固定 热量传递为对流 导热 对流的串联过程 混合式 通过冷 热两流体的直接混合来进行热量交换 蓄热式 蓄热器 由热容量较大的蓄热室构成 使冷 热流体交替通过换热器的同一蓄热室 按用途分 加热器 冷却器 冷凝器 蒸发器和再沸器等 按结构分 夹套式 浸没式 喷淋式 套管式和管壳式等 选取换热器时 应根据工艺要求选用合适的类型 还应按传热基本原理选定合理的换热流程 确定换热器的传热面积 结构尺寸以及校核流体阻力等 对系列化标准换热器 需通过必要的计算 A p 来选用 夹套式换热器 常见的间壁式换热器 主要用于反应器的加热或冷却 优点 结构简单加工方便 缺点 传热面积小 传热效率低 沉浸式蛇管换热器 优点 结构简单 能承受高压 缺点 传热面积不大 管外流体给热系数小 为强化传热 可在容器内安装搅拌器 常见的间壁式换热器 喷淋式蛇管换热器 优点 缺点 结构简单 造价便宜 能耐高压 便于检修 清洗 水质要求低 冷却水喷淋不易均匀而影响传热效果 只能安装在室外 常见的间壁式换热器 套管式换热器 优点 结构简单 能承受较高压力 应用灵活 缺点 耗材多 占地面积大 难以构成很大的传热面积 故一般适合于流体流量不大 传热负荷较小的场合 常见的间壁式换热器 列管式换热器 工业上使用最广泛的一种换热设备 优点 单位体积的传热面积 处理能力和操作弹性大 适应能力强 尤其在高温 高压和大型装置中采用更为普遍 根据热补偿方式不同 分为三类 固定管板式 U形管式 浮头式 常见的间壁式换热器 固定管板式列管换热器 常见的间壁式换热器 折流板作用 不仅可以防止流体短路 增加流体流速 还迫使流体按规定路径多次错流通过管束 使湍动程度大大增加 带补偿圈的列管式换热器 U形管式列管换热器 常见的间壁式换热器 常见的间壁式换热器 浮头式列管换热器 常见的间壁式换热器 板式换热器 板式换热器的特点 结构紧凑 占用空间小很小的空间即可提供较大的换热面积 不需另外的拆装空间 相同使用环境下 其占地面积和重量是其他类型换热器的1 3 1 5 传热系数高雷诺准数 10时 即可产生剧烈湍流 一般总传热系数可高达3000 8000W m2 K 端部温差小逆流换热 可达到1 的端部温差 热损失小只有板片边缘暴露 不需保温 热效率 98 适应性好 易调整通过改变板片数目和组合方式即可调节换热能力 与变化的热负荷相匹配 流体滞留量小 对变化反应迅速 拆装简单 容易维护板片是独立的单元体 拆装简单 可将密封垫密闭的板片拆开 清洗 结垢倾向低高度紊流 光滑板表面 使积垢机率很小 且具自清洁功能 不易堵塞 低成本使用一次冲压成型的波纹板片装配而成 金属耗量低 当使用耐蚀材料时 投资成本明显低于其他的换热器 板式换热器 缺点 处理能力不大 操作压力比较低 一般不超过20atm 受垫片耐热性的限制 操作温度不能太高 一般合成橡胶垫不超过130 压缩石棉垫圈也不超过250 螺旋板式换热器 螺旋板式换热器的特点 传热系数高由于离心力的作用 可在较低Re数下出现湍流 Re 1400 1800 允许流速可达2m s 故传热系数较高 如水对水的换热 传热系数可达2000 3000W m2 K 不易堵塞由于流速较高 又是在螺旋流道内流动 能较好的发挥流体对板面的冲刷作用 因而流体中的悬浮物不易沉积下来 由于流道长 可为完全逆流 便于控制温度和利用低温热源 操作时允许较低的温度差 因此 在一些低温差传热的场合 采用螺旋板换热器比较合适 结构紧凑 制造简便 单位体积设备内的传热面积约为列管式换热器的3倍 操作压力和温度不能太高 尤其是所能承受的压力比较低 操作压力只能在20atm以下 操作温度约在300 400 以下 不易检修 整个换热器已被卷制焊接为一个整体 一旦发生中间泄漏或其他故障 设备即告报废 常见的间壁式换热器 板翅式换热器 板翅式换热器 传热效果好板翅促进湍流 破坏传热边界层的发展 总传热系数高 同时冷 热流体间换热不仅以平隔板为传热面 而且大部分热量通过翅片换热 因而具有很高的传热速率 结构紧凑单位体积换热器提供的传热面积一般能达到2500m2 最高可达到4300m2 而列管式换热器只有160m2 轻巧牢固由于结构紧凑 通常用铝合金制造 在相同的传热面积下 其重量仅为列管式换热器的十分之一 波纹翅片不仅是传热面 又是两板间的支撑 故强度很高 适应性强 操作范围广由于铝合金的导热系数高 特别适合于低温和超低温条件下的换热 流道很小 容易堵塞而使压降增大 换热器内一旦结垢 清洗和检修困难 故处理的物料应较清洁或预先进行净制 由于平隔板是用薄铝片制成 故要求流体对铝不发生腐蚀 列管式换热器的选用和设计 流体流动通道的选择 1 不清洁或易结垢的物料应当流过易于清洗的一侧 对于直管管束 一般通过管内 直管内易于清洗 2 需通过增大流速提高 的流体应选管程 因管程流通截面积小于壳程 且易采用多程来提高流速 3 腐蚀性流体宜走管程 以免管束和壳体同时受腐蚀 4 压力高的流体宜选管程 以防止壳体受压 5 饱和蒸汽宜走壳程 冷凝液易于排出 其 与流速无关 6 被冷却的流体一般走壳程 便于散热 7 粘度大 流量小