圖解各種換熱器工作原理和特點

2020-12-05 土木智庫

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:

(1)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,便於檢修和清洗,且結構簡單,造價便宜。(2)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,使殼程流體易於短路而影響殼程換熱。

此外,為了彌補彎管後管壁的減薄,直管部分需用壁較厚的管子。這就影響了它的使用場合,僅宜用於管殼壁溫相差較大,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。

(1)優點

這是一種古老的換熱設備。它結構簡單,製造、安裝、清洗和維修方便,便於防腐,能承受高壓,價格低廉,又特別適用於高壓流體的冷卻、冷凝,所以現代仍得到廣泛應用。

(2)缺點

由於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係數較小。為提高傳熱係數,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,並在其上連接有頂蓋,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於管束的擋板。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,由於兩者的熱膨脹不同,產生了很大的溫差應力,以至管子扭彎或使管子從管板上鬆脫,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於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,由於補償圈過厚,難以伸縮,失去溫差補償的作用,就應考慮其它結構。

4、螺旋板式換熱器

由兩塊相互平行的鋼板,卷製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:

(1)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係數最大可達3000W/(㎡·K)。

(2)有效回收低溫熱能

螺旋板式換熱器由兩張卷制而成,進行餘熱回收,充分利用低溫熱能。

(3)運行可靠性強

不可拆式螺旋板式換熱器螺旋通道的端面採用焊接密封,因而具有較高的密封性,保證兩種工作介質不混合。

(4)阻力小

在殼體上的接管採用切向結構。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,汙垢不易沉積;清洗容易,可用蒸汽或鹼液衝洗,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。

(5)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:並聯組合、串聯組合,設備和通道間距相同。混合組合:一個通道並聯,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,管外給熱係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,如此反覆。

性能特點:

(1)熱管換熱器可以通過換熱器的中隔板使冷熱流體完全分開,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。熱管換熱器用於易然、易爆、腐蝕性強的流體,換熱場合具有很高的可靠性。

(2)熱管換熱器的冷、熱流體完全分開流動,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,由於管外流動的換熱係數遠高於管內流動的換熱係數,用於品位較低的熱能回收場合非常經濟。

(3)對於含塵量較高的流體,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。

(4)熱管換熱器用於帶有腐蝕性的煙氣餘熱回收時,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,使熱管儘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並換熱。

(1)優點

這種換熱器具有若干突出的優點,所以至今仍被廣泛用於石油化工等工業部門。

結構簡單,傳熱面積增減自如。因為它由標準構件組合而成,安裝時,無需另外加工。傳熱效能高。它是一種純逆流型換熱器,同時還可以選取合適的截面尺寸,以提高流體速度,增大兩側流體的傳熱係數,因此它的傳熱效果好。液-液換熱時,傳熱係數為 870~1750W/(m2·℃)。這一點特別適合於高壓、小流量、低傳熱係數流體的換熱。套管式換熱器的缺點是佔地面積大;單位傳熱面積金屬耗量多,約為管殼式換熱器的五倍;管接頭多,易洩漏;流阻大。結構簡單,工作適應範圍大,傳熱面積增減方便,兩側流體均可提高流速,使傳熱面的兩側都可以有較高的傳熱係數,是單位傳熱面的金屬消耗量大,為增大傳熱面積、提高傳熱效果,可在內管外壁加設各種形式的翅片,並在內管中加設刮膜擾動裝置,以適應高粘度流體的換熱。可以根據安裝位置任意改變形態,利於安裝。(2)缺點

檢修、清洗和拆卸都較麻煩,在可拆連接處容易造成洩漏。生產中,有較多材料選擇受限,由於套管式換熱器大多是內管中不允許有焊接,因為焊接會造成受熱膨脹開裂,而套管式換熱器大多數為了節省空間選擇,彎制,盤製成蛇管形態,故有較多特殊的耐腐蝕材料無法正常生產。套管換熱器國內還沒有形成統一的焊接標準,各個企業都是根據其它換熱產品經驗選擇焊接方式,所以,套管式換熱器的焊接處,出現各類問題司空見慣,需要經常注意檢查,保養。二、具有補償圈的換熱器

1、浮頭式換熱器

兩端的管板,有一段不與殼體相連,可以在管長方向自由浮動,當殼體與管束因溫度不同而引起不同的熱膨脹時,可以消除熱應力。

冷流體入口 熱流體入口

(1)優點

管束可以抽出,以方便清洗管、殼程;介質間溫差不受限制;可在高溫、高壓下工作;可用於結垢比較嚴重的場合;可用於管程易腐蝕場合。(2)缺點

小浮頭易發生內漏;金屬材料耗量大,成本高20%;結構複雜。2、夾套式換熱器

夾套式換熱器是間壁式換熱器的一種,在容器外壁安裝夾套製成。

性能特點:

結構簡單,但其加熱面受容器壁面限制,傳熱係數也不高。為提高傳熱係數且使釜內液體受熱均勻,可在釜內安裝攪拌器。當夾套中通入冷卻水或無相變的加熱劑時,亦可在夾套中設置螺旋隔板或其它增加湍動的措施,以提高夾套一側的給熱係數。為補充傳熱面的不足,也可在釜內部安裝蛇管。夾套式換熱器廣泛用於反應過程的加熱和冷卻。

3、板翅式換熱器

由隔板、肋片和側條組成單元體,多個單元體經逆流或錯流組裝為組裝件,再將帶有集流出口的集流箱焊接到組裝件上。由於材料輕薄,換熱面積與換熱器體積之比可達4000 m2/ m3 。

性能特點:

(1)傳熱效率高,由於肋片對流體的擾動使邊界層不斷破裂,因而具有較大的換熱係數;同時由於隔板、肋片很薄,具有高導熱性,所以使得板肋式換熱器可以達到很高的效率。

(2)緊湊,由於板肋式換熱器具有擴展的二次表面,使得它的比表面積可達到1000 m2/ m3 。

(3)輕巧,原因為緊湊且多為鋁合金製造,現在鋼製,銅製,複合材料等的也已經批量生產。

(4)適應性強,板肋式換熱器可適用於:氣-氣、氣-液、液-液、各種流體之間的換熱以及發生集態變化的相變換熱。通過流道的布置和組合能夠適應:逆流、錯流、多股流、多程流等不同的換熱工況。通過單元間串聯、並聯、串並聯的組合,可以滿足大型設備的換熱需要。工業上可以定型、批量生產以降低成本,通過積木式組合擴大互換性。

(5)製造工藝要求嚴格,工藝過程複雜。

(6)容易堵塞,不耐腐蝕,清洗檢修很困難,故只能用於換熱介質乾淨、無腐蝕、不易結垢、不易沉積、不易堵塞的場合。

4、渦流熱膜換熱器

流熱膜換熱器體積只有傳統管殼式換熱器的1/5,採用全不鏽鋼焊接結構。既具有釺焊板式換熱器體積小、耐高溫的優勢,又克服了框架板式換熱器膠條老化、維護費用高的缺陷,它採用經納米技術處理的不鏽鋼渦流管作為換熱元件,極大提高了換熱器的整體性能。

性能特點:

高效節能,該換熱器傳熱係數為6000~8000W/(m2·℃);全不鏽鋼製作,使用壽命長,可達20a以上,十年內出現換熱器質量問題免費更換;改層流為湍流,提高了換熱效率,降低了熱阻;換熱速度快,耐高溫(400℃),耐高壓(2.5MPa);結構緊湊,佔地面積小,重量輕,安裝方便,節約土建投資;設計靈活,規格齊全,實用針對性強,節約資金;應用條件廣泛,適用較大的壓力、溫度範圍和多種介質熱交換;維護費用低,易操作,清垢周期長,清洗方便;採用納米熱膜技術,顯著增大傳熱係數;應用領域廣闊,可廣泛用於熱電、廠礦、石油化工、城市集中供熱、食品醫藥、能源電子、機械輕工等領域。

相關焦點

  • 什麼是固定管板式換熱器?它的工作原理和結構特點是什麼?
    在我們的生活生產之中,需要換熱器來將熱流體的部分熱量傳遞給冷流體,熟悉換熱器的朋友都知道,換熱器的種類有很多,有容積式換熱器,也有管殼式換熱器,而管殼式換熱器又可以分為固定管板式、浮頭式、U型管式、填料函式和釜式重沸器這5種。今天,東燕節能想跟大家具體來說說固定管板式換熱器。
  • 各種換熱器結構原理的動態圖
    按用途分類:其分為加熱器、預熱器、過熱器、蒸發器; 下面就讓小編帶大家一起看看各種換熱器結構原理的動態圖吧! 1.浮頭式換熱器 優點:消除溫差應力,可在高溫、高壓下工作
  • 固定管板式換熱器原理、特點、優缺點以及洩露的解決措施
    打開APP 固定管板式換熱器原理、特點、優缺點以及洩露的解決措施 發表於 2018-01-09 13:45:51 管殼式換熱器換熱器的種類很多
  • 換熱器分類以及各工作原理詳細解讀
    換熱器分類以及各工作原理是大家一直想要了解的重點,今天康景輝小編就為大家分享有關換熱器分類以及各工作原理的內容,廢話不說,咱們往下看,換熱器一般有冷凝器、冷卻器、加熱器 、蒸發器、再沸器等等,種類繁多。換熱器的工作原理簡單說就是換熱!
  • 蒸汽換熱器工作原理及價格【詳解】
    蒸汽 換熱器 ,這款產品越來越受到很多用戶的認可,認為這樣的一款蒸汽換熱器,所能達到的功效相對特別到位,對於很多需求者,選擇這樣的一種蒸汽換熱器,不但能做到環保,同時也特別的節能,能提供更充足的熱水。所以對於很多需求者,在購買前先了解蒸汽換熱器價格,以及有哪些種類,然後儘快選擇一款讓自己滿意的蒸汽換熱器。
  • 固定管板式換熱器的工作原理闡述
    慧聰供熱採暖網 固定管板式換熱器的工作原理是:兩種介質,其中一種是熱介質(熱水、蒸汽),一種是冷介質(原油),分別走管程和殼程,冷熱介質互相間隔流動,完成熱交換過程。冷、熱介質均可走管程和殼程,至於哪種介質走管程和殼程,要視介質的具體情況定。
  • 液壓機|四柱液壓機|單柱液壓機|小型液壓機工作原理圖解
    液壓機是一種以液體為工作介質,根據帕斯卡原理製成的用於傳遞能量以實現各種工藝的機器。液壓機一般由本機(主機)、動力系統及液壓控制系統三部分組成。液壓機工作原理圖解起升油缸設有三個油口,P1、P2和P3。
  • 3JK系列矩形塊孔式石墨換熱器是?內部結構圖和工作原理是什麼?
    3JK系列矩形塊孔式石墨換熱器是石墨換熱器的一種,由石墨設備廠家根據客戶實際需要研發設計而成,由於其自身石墨塊使用的是矩形,與傳統的圓塊孔式石墨換熱器和列管式石墨換熱器在外觀上有明顯區別,故而容易分辨。
  • 博萊特各種空壓機的工作原理和特點
    機器進排氣管的振動和噪聲較大。潤滑方式分為有油潤滑和無油潤滑。與螺杆式和離心式壓縮機價格相比,活塞式空壓機價格較低。活塞式空壓機由於工作時噪聲大,機器佔地面積大,在紡織行業較少採用。僅有部分紡部車間用氣量較小時,採用移動式活塞式空壓機。
  • 石墨冷凝器工作原理是什麼?與石墨設備廠家石墨換熱器有何不同?
    眾所周知,石墨冷凝器和石墨換熱器都是石墨設備裡的一類,那麼兩者有什麼區別?石墨冷凝器的工作原理是什麼?今天為大家簡單說明一下。首先,石墨冷凝器工作原理是通過介質冷凝,也就是介質凝結為液體或者是水蒸氣凝結而成介質的一種帶氣液分離器的冷凝器,這就是石墨冷凝器的工作原理。圓塊孔式石墨冷凝器和列管式石墨冷凝器是其中的兩類主要設備。
  • 板式換熱器密封條和板式換熱器密封墊的型號
    板式換熱器密封條也稱為板式換熱器密封墊,根據不同的地區還有不同的叫法,這裡就不跟大家一一列舉了,下面給他加介紹一下板式換熱器和板式換熱器密封條的型號。板式換熱器是由具有一定波紋形狀的金屬片疊裝而成的一種高能換熱器。各種板片之間形成薄通道,通過板片進行熱能交換。
  • 擎立乾貨|幾種列管式換熱器原理,一看就懂!廣州擎立換熱器廠
    列管式換熱器又稱管殼式換熱器,是以封閉在殼體中管束的壁面作為傳熱面的間壁式換熱器。這種換熱器結構較簡單,操作可靠,可用各種結構材料(主要是金屬材料)製造,能在高溫、高壓下使用,是目前應用最廣的換熱器類型。結構組成:管殼式換熱器由管箱、殼體、管束等主要元件構成。
  • 圖解剖析四柱液壓機工作原理
    鑫臺銘給大家介紹四柱液壓機工作原理前,我們先來看一張液壓機的剖面圖(如下圖):結合這張圖,我們來給大家介紹四柱液壓機的工作原理:圖解剖析四柱液壓機工作原理1.四柱液壓機主缸的運動(1)快速下行快速下行時,電磁鐵IYA通電,先導閥3和主缸換向閥7左位接入系統,液控單向閥I2被打開。
  • 超聲波清洗機原理及空化效應原理圖解
    第一次接觸超聲波清洗機的小夥伴可能還不清楚超聲波清洗設備的工作及其原理,今天帶著這個問題為大家詳情講解一下超聲波清洗的原理是怎樣的?超聲波為何可以發生空化效應?首頁,超聲波清洗機的工作原理主要是通過超聲波換能器,將功率超聲頻源的聲能轉換成機械振動,通過清洗槽壁將超聲波輻射到槽子中的清洗液。由於受到超聲波的輻射,使槽內液體中的微氣泡能夠在聲波的作用下從而保持振動。破壞汙物與清洗件表面的吸附,引起汙物層的疲勞破壞而被駁離,氣體型氣泡的振動對固體表面進行清潔。
  • 各種常見的鼓風機、壓縮機、通風機結構及工作原理動態圖解!(獨家)
    由於化學工業的發展,各種大型化工廠,煉油廠的建立,離心式壓縮機就成為壓縮和輸送化工生產中各種氣體的關鍵機器,而佔有極其重要的地位。隨著氣體動力學研究的成就使離心壓縮機的效率不斷提高,又由於高壓密封,小流量窄葉輪的加工,多油楔軸承等技術關鍵的研製成功,解決了離心壓縮機向高壓力,寬流量範圍發展的一系列問題,使離心式壓縮機的應用範圍大為擴展,以致在很多場合可取代往復壓縮機,而大大地擴大了應用範圍。
  • 換熱器原理圖大放送,一文學懂五大類換熱器
    一、換熱器按傳熱原理分類1、間壁式換熱器間壁式換熱器是溫度不同的兩種流體在被壁面分開的空間裡流動,通過壁面的導熱和流體在壁表面對流,兩種流體之間進行換熱。間壁式換熱器有管殼式、套管式和其他型式的換熱器。
  • 板框過濾器的工作原理和使用特點?
    板框過濾器的工作原理和使用特點?工作原理浮液用泵送入濾機的每個密閉的濾室,在工作壓力的作用下,濾液透過濾膜或其它濾材,經出液口排出,濾渣則留在框內形成濾餅,從而達到固液分離目的。
  • 廢水mvr蒸發器的工作原理
    廢水mvr蒸發器廢水MVR蒸發器的工作原理是什麼?廢水MVR蒸發器設計原理是針對業主的水質情況進行設計,這需要了解業主的處理量、水質成分、水質特點等。工業廢水處理所採用的廢水MVR蒸發器工作原理是基於MVR蒸發器的工作原理設計而成,是利用自身產生的二次蒸汽能量來降低外部能源需求的節能技術。廢水MVR蒸發器工作原理是通過蒸汽壓縮機壓縮低溫蒸汽,使溫度和壓力升高,熱焓上升,然後進入換熱器冷凝,充分利用蒸汽的潛熱。
  • 線圈是核心部件 圖解電磁爐加熱原理
    電磁爐越來越受到大眾家庭的關注,由於電磁爐小巧、方便等特點已經逐漸走進了普通家庭中去,它已經成為現代家庭烹飪食物的先進電子炊具。它使用起來非常方便,可用來進行煮、炸、煎、蒸、炒等各種烹調操作。
  • 重力壩工作原理和特點
    重力壩,由名而知,其工作原理就是依靠自身重量來維持穩定。這是一種古老而迄今應用很廣的壩型。早在公元前2900年埃及便在尼羅河上修建了一座高15m、頂長240m的漿砌石重力壩。19世紀以前,重力壩基本上都採用毛石砌體修建;19世紀後期由於新材料出現才逐漸採用混凝土築壩。1962年,瑞士建成了世界上最高的大狄克遜重力壩,最大壩高285m。