蒸汽换热器设备选型.doc

蒸汽换热器设备选型 以蒸汽为热源将水加热，在采暖、空调、生活热水选何种换热器是整体设计的一项重要内容。笔者认为必须满足以下三个条件：1.加热速度快，热效率高。2.操作简单，少维修，低运行成本。3.综合造价低，占地小，配套设备少。 用蒸汽作热源加热水基本有两种方法：1.间接加热蒸汽与水为两个独立系统，通过金属表面热能从高品位向低品位传导。2.直接加热蒸汽与水直接混合，将水加热。 间接换热器的特性：间接加热必须具备两个条件才能进行热能的位移。从传热公式QKFT可以看出：1.传导必须有温差，即T0.不能等温换热，一般情况要求T20，否则温差越小，换热面积越大。2.K值。一种金属的传热系统K值为恒定值。如果金属表面生成0.1厚水垢，K值相应减少几倍，换热面也相应减少几倍，在采暖、空调系统中用软水就是这个道理。因蒸汽与水是两个各自独立的系统，压力相互间不会影响。 蒸汽换热应采用二级换热：第一级为汽水换热（利用潜热）；第二级为水水换热（利用显热）。在饱和蒸汽中，因潜热大于显热610倍，因工程造价原因，一般采用汽水一级换热。间接换热器种类及特点：一、列管式换热器。采用层流传热，一级换热热效率不超过80，冷凝水温度高，超过100，易汽化，蒸汽压力低于0.2MPa时，易产生蒸汽与水的冲击噪音，且有储存热水功能，水温上热下冷。份量重，易结垢。因检修需要一定抽管距离，且占地面积大，价格高，基本为淘汰产品。二、螺旋板式换热器。采用层流传热，有两种不同材质：一种为碳钢，一种为不锈钢。热效率不超过80，一次性使用无法维修。比列管式占地相对小，易结垢，造价低，冷凝水温度超过100.易汽化，蒸汽压力小于0.2MPa时，冷凝水与蒸汽产生汽水冲击噪声，因价格低廉不普遍被采用。三、波纹管式换热器。采用振动和层流混合传热，一级换热热效率不超过80，占地小，易结垢，冷凝温度超过100，易汽化，蒸汽压力小于0.2MPa时，水与蒸汽产生冲击噪声，因占小，90年代初为流行产品。四、浮动盘管换热器。采用振动传热，该技术国内基本是引进美国技术发展而来。是利用蒸汽动能，换热面产生振动破坏水膜，层流变为稳流传热，是世界上比较先进的方法，并能利用温差自行脱落硬质水垢，但对微孔软水垢无效。因制造工艺而异，热效率约在8090左右。0.2MPa以下蒸汽易产生汽水冲击噪声。储存式上下温差大，有死水区。以及占地面小，价格稍微偏高，现在有很多地方采用，目前国内所有厂家未做过试验，蒸汽压力与水压多大时合适，振频率过大，水分子与换热面不接触，无法传热，过小又起不到破坏水膜的作用，影响传热系数。五、机械换热机组。为两级换热：第一级将蒸汽通过喷淋方法变为高温水；第二级用水泵高流速（3M/S）在板式换热器中产生高速摩擦进而产生喘流换热器。这种换热器机组是目前国际上热效率最高（97.8），冷凝水低于100，0.2MPa以下蒸汽正常使用，但因占地大、造价高（比浮动盘管高5倍以上）、消耗电力、维修大、价格贵、无法普遍使用。 传导加热换热种类很多，但都有不足之处：1.无法等温换热2.怕结垢，易结垢3.热效率一般无法超过874.换热器需定期维修5.冷凝水温度高，易汽化，浪费能源6.使用蒸汽压力不得低于0.2MPa。优点：两系统压力、流速、流量互不影响，100回收冷凝水。 直接加热种类与特点： 混合加热是将蒸汽与水混合变为热水，其特点：基本没有热损，热效率几乎可达到100。不怕结垢，冷凝水低于70.一、蒸汽喷射器：该产品利用蒸汽高流速产生负真空吸入水混合，此使用条件不仅要求蒸汽有一定的压力，而且还必须有一定动能才能混合。60年代因噪音问题未推广使用，90年代初基本解决噪音问题。蒸汽喷射器优点：设备简单，造价低，热能利用率高，不怕水垢；缺点：蒸汽必须有一定压力和动能，而且蒸汽流量不可任意调节，在闭式系统中无法使用（洗澡中必须加储存水箱）。二.蒸汽混合器：是将蒸汽通过同径多孔装置直接注入水中。蒸汽压力必须大于系统压力0.2MPa以上，蒸汽流量不可调，有噪音，在开启或关闭时蒸汽压力与系统压力有叠加现象，对采暖、空调系统有一定破坏力。在闭式系统中不能使用，是一种淘汰产品。三.喷淋式换热器：是通过多孔装置将水直接以喷淋方式注入蒸汽中。可调节蒸汽流量，无噪音，0.2MPa低压蒸汽效果极佳。缺点：怕水中杂物堵塞喷淋孔，蒸汽压力波动大时换热器内易汽化。洗澡必须加储存水箱和水泵，不能等温换热。四.奔迪换热器是利用火箭发射原理将蒸汽分流减压。优点：蒸汽可任意调节，无噪音。热水可储存。可混合成高温或等温热水。缺点：蒸汽压力必须大于系统压力（采暖、空调系统中加泵可使蒸汽压力小于系统压力）。 蒸汽是水的汽态形式，用蒸汽将水加热，没有道理采用间接加热，应直接加热。 其理由：热 效 率-间接 一级换热一般不超过80%。 直接 接近100%。水 质-间接 有水质要求，易结垢。 直接 对水质无要求，不怕结垢。冷 凝 水-间接 一级换热超过100，常压易汽化，浪费能源，可回收冷凝水。 直接 一般低于70可直接用水泵送进锅炉。温 度-间接 可调节，不可等温换热。 直接 奔迪：可调温，可等温换热，并可储能。喷淋式：可调温，但不能等温换热和储能。储 存 式-间接 上下温差大，有死水区。 直接 奔迪上下无温差，因蒸汽推动无死水区。压 力-间接 蒸汽压力对水系统无影响。蒸汽压力小于0.2MPa易产生与冷凝水冲击噪音。直接 蒸汽压力对水系统有一定影响。除 氧-间接 加热温度低于102，流速高于0.2m/s无法除氧。 直接 奔迪流速低于0.1-0.2m/s，汽水自动分离，自动除氧，其他无此功能。维 修-间接 必须定期检修。 直接 几乎不用维修。附属设备-间接 洗澡必须有冷凝水回水管道，采暖及空调必须加补水泵，高位或低位膨胀水箱，软水器。 直接 洗澡不用回水管，采暖与空调取消补水泵，高位或低位膨胀水箱。 目前世界各国都在研究蒸汽直接换热设备。过去，蒸汽直接加热，因噪音、压力、流量、温度不易控制，而普通采用间接换热。90年代随着人们对