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                                            主要 用于反管式换热器应过程的加热或冷

                                            时间:2022-01-23 22:57:00 点击:0

                                              工业换热器的类型和介绍 复习 ? 1、热传导 ? 2、热对流 ? 3、间壁式传热过程 ? 4、传热总速率方程 三、工业换热器的类型 ◆换热器:用于热量交换的设。 ◆载热体:参与换热的两种流体。 热载热体(热流体):加热剂(水蒸 载热体 汽) 冷载热体(冷流体):冷却剂(水、冷 冻盐水、空气) 1.间壁式:冷热流体通过间壁传递热量; 特点:两种流体不直接混合,保持原状态; 2.混合式:冷热两种流体直接混合; 特点:传热速度快; 适用于:废热回收; 3.蓄热式 4.中间载热体式换热器:热管; 4.6 换热器 分类: ① 按用途:加热器、冷却器、冷凝器、再沸器、蒸发器 ② 按传热特征 直接接触式:冷、热流体直接混合 蓄热式: 冷流体 热流体 热流体 冷流体 蓄热式换热器示意图 间壁式:冷、热两流体由金属壁隔开,不直接接触 一、间壁式换热器的类型 1、夹套式换热器 物料 ◎ 结构及用途:在容器 外壁安装夹套制成。主要 用于反应过程的加热或冷 加热蒸汽 却。 ◎ 优点:结构简单 ◎ 缺点:传热面受容器 壁面限制,传热系数小。 为提高传热系数,可在釜 物料 内安装搅拌器。 搅拌器 釜 冷凝水 夹套式换热器 2、沉浸式蛇管换热器 ◎ 结构:这种换热器多以金属管子绕成,或制成各种 与容器相适应的情况,并沉浸在容器内的液体中。 蛇管的形状 ◎ 优点:结构简单,便于防腐,能承受高压。 ◎ 缺点:由于容器体积比管子的体积大得多,因此管 外流体的对流传热系数较小。为提高传热系数,容器 内可安装搅拌器。 3、喷淋式换热器 ◎ 结构:将蛇管成排地 固定于钢架上,被冷却的 直管 水槽 流体在管内流动,冷却水 由管上方的喷淋装置中均 匀淋下,故又称喷淋式冷 却器。 喷淋式冷却器 ◎ 优点:传热推动力大,传热效果好,便于检修和清洗 ◎ 缺点:喷淋不易均匀 4、套管式换热器 外 管 ◎ 结构:将两种直径大小不 内 管 同的直管装成同心套管,并 可用U形肘管把管段串联起 来,每一段直管称作一程。 套管式换热器 ◎ 优点:进行热交换时使一种流体在内管流过,另一 种则在套管间的环隙中通过。流速高,传热系数大, 逆流流动,平均温差,结构简单,能承受高压,管式换热器 应用方便。 ◎ 缺点:介质流量较小,热负荷不大。 5、列管式换热器 列管式换热器又称为管壳式换热器,是典型的间 壁式换热器,历史悠久,应用广泛。 ◎ 优点:单位体积设所能提供的传热面积大, 传热效果好,结构坚固,可选用的结构材料范围宽广, 操作弹性大,大型装置中普遍采用。 常见的类型有:固定板式换热器、U形管换热器、 浮头式换热器。 单程: 流体在管内每通过管束一次 —— 一管程 流体在管外每通过壳体一次 —— 一壳程 多程: ◆ 多管程:封头内设置分程隔板,单管程→多管程 T1 t2 t1 T2 单管程固定管板换热器 ◆ 多壳程: 相当于单壳程串联,传热面积增大 双管程固定管板换热器 传热面积: A双A单nd0L 流通截面积: A单 4 d 2n i A双 1 2 A单 管程数↑,流通截面积↓, 管内流速↑,αi↑,可强化传热 单管程换热器管、壳程流体流动 双管程换热器内的流体流动 折流挡板 作用:提高壳程流体湍动程度(Re100 湍流),增大 α0,强化传热。冲刷沉积物,减小污垢热阻;对壳 体起支撑作用。 代价:壳体阻力↑,系统动力消耗↑ 常用形式:弓形、圆盘形 弓形 圆盘形 单壳程圆盘形折流板管壳式换热器流体在壳内的流动 (2) 分类及特点 管、壳温度不同,产生热应力,当Δt>50℃时,管 弯曲、断裂或管板变形,为此,采用各种补偿办法消除 或减小热应力。 根据所采取的温差补偿措施,列管式换热器可分为: 固定管板式 —— 安装膨胀节 U形管式 —— 本身具有补偿能力 浮头式 —— 本身具有补偿能力 a)固定管板式换热器 单管程固定管板换热器 特点: 结构简单,成本低,可能产生较大的热应力, 壳程不易机械清洗; 适用: 壳程流体不易结垢或容易化学清洗,壳体与传 热管壁温度之差小于50C,否则加膨胀节。 带膨胀节的固定管板换热器 b)U形管换热器 结构: 特点:具有温度补偿作用,管程不易清洗。 适用:可用于高温高压,适用于管程为洁净而不易结垢 的流体。 c)浮头式换热器 结构: 浮头式换热器 特点:消除了温差应力、便于清洗和检修;结构复杂、 成本高,但应用广泛。管式换热器 6、其他类型换热器 (1)各种板式换热器 板式换热器的板片和板面波纹形状 板式换热器流向示意图 优点:传热系数大、结构紧凑、操作灵活性大、金属材 料消耗量低、加工容易、检修清洗方便。 缺点:允许操作压力比较低、操作温度不能太高、处理 量不大。 螺旋板式换热器 (2)热管换热器 新型传热元件 热管 优点:传热能力大、应用范围广、结构简单、工作可靠 适用:尤其适用于某些等温性要求较高的场合 二、 列管式换热器的设计和选用 要求:根据生产任务设计或选择合适的换热器 (计算传热面积,确定管、壳程数,管规格、管排布等) 1、列管式换热器设计和选用应考虑的问题 (1)选择流程 一般原则:不洁净或易结垢的液体、腐蚀性流体 压力高的流体 走管程 饱和蒸汽、流量小而粘度大的流体、对 流传热系数大的流体、需要冷却的流体 走壳程 (2) 流速的选择 流速影响对流传热系数和污垢热阻的大小。 ◆ 流速减小,流体中颗粒沉积,甚至堵塞管路 ◆ 流速增大,流体阻力增大。 (表4-12、4-13) (3) 流动方式的选择 ◆对于同样的进、出口条件,传热量相同,管式换热器 A逆A并 ◆管程或壳程↑,对流传热系数↑,但同时流动阻力↑, △tm ↓,应权衡确定 (4) 换热管规格和排列的选择 换热管规格: 2 2 .
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