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從二十世紀(jì)20年代出現(xiàn)應(yīng)用于食品工業(yè)的板式換熱器，其結(jié)構(gòu)緊湊，傳熱效果好，因此陸續(xù)發(fā)展為多種形式?，F(xiàn)在換熱器作為傳熱設(shè)備普遍應(yīng)用，在工業(yè)中應(yīng)用非常普及，特別是耗能量較大的領(lǐng)域，隨著節(jié)能技術(shù)的飛速發(fā)展，換熱器的種類越來越多，適用于不同介質(zhì)、不同工況、不同溫度以及不同壓力的換熱器其結(jié)構(gòu)和型式亦不相同，換熱器種類隨新型、高效換熱器的開發(fā)不斷更新，具體分類如下： 換熱器的分類一、按傳熱方式的不同分類： 1、混合式換熱器 這類換熱器的主要工作原理是兩種介質(zhì)經(jīng)接觸而相互傳遞熱量，實(shí)現(xiàn)傳熱，接觸面積直接影響到傳熱量，這類換熱器的介質(zhì)通常一種是氣體，另一種為液體，主要是以涼水塔設(shè)備為主體的傳熱設(shè)備，但通常又涉及傳質(zhì)，故很難區(qū)分與塔器的關(guān)系，通常歸口為塔式設(shè)備，化工廠和發(fā)電廠用涼水塔為最典型的混合式換熱器。 2、蓄能式換熱器（簡稱蓄能器） 這種換熱器的原理是熱介質(zhì)先通過加熱固體物質(zhì)達(dá)到一定溫度后，冷介質(zhì)再通過固體物質(zhì)被加熱，冷熱交替使之到達(dá)傳熱量的目的。主要用于回收和利用高溫廢氣的熱量。 3、間壁式換熱器 這類換熱器原理是冷、熱兩種介質(zhì)被固體間壁隔開，并通過間壁進(jìn)行熱量交換的，這類換熱器的用量非常大，占總量的99%。根據(jù)結(jié)構(gòu)不同可分為管式、板式，其他型式。 二、按傳熱種類分類 1、無相變傳熱： 一般分為加熱器和冷卻器。 2、有相變傳熱：一般分為冷凝器和重沸器。重沸器又分為釜式重沸器、虹吸式重沸器、再沸器、蒸發(fā)器、蒸汽發(fā)生器、廢熱鍋爐。 三、按傳熱元件的不同分類 1、管式傳熱元件 有浮頭式換熱器、固定管板式換熱器、填料函式換熱器、U型管式換熱器、蛇管式換熱器、雙殼程換熱器、單套管換熱器、多套管換熱器、外導(dǎo)流筒換熱器、折流桿式換熱器、熱管式換熱器、插管式換熱器、滑動管板式換熱器等 2、板式傳熱元件 有螺旋板換熱器、板式換熱器、板翅式換熱器、板殼式換熱器、板式蒸發(fā)器、板式冷凝器、印刷電路板板換熱器等等 四、按非金屬材料換熱器的分類 有石墨換熱器、氟塑料換熱器、陶瓷纖維復(fù)合材料換熱器、玻璃鋼換熱器等五、按空冷式換熱器的分類 有干式空冷器、濕式空冷器、干濕聯(lián)合空冷器、電站空冷器、表面蒸發(fā)式空冷器、板式空冷器、能量回收空冷器、自然對流空冷器、高壓空冷器、穿孔板換熱器等等六、按強(qiáng)化傳熱元件的分類 有螺紋管換熱器、波紋管換熱器、異型管換熱器、表面多孔管換熱器、螺旋扁管換熱器、螺旋槽管板換熱器、環(huán)槽管換熱器、縱槽管換熱器、螺旋繞管式換熱器、T型翅片管換熱器、新結(jié)構(gòu)高效換熱器、內(nèi)插物換熱器、鋸齒管換熱器等。 各種換熱器介紹 換熱器行業(yè)涉及暖通、壓力容器、中水處理設(shè)備等近30多種產(chǎn)業(yè)，相互形成產(chǎn)業(yè)鏈條。下面小七為大家詳細(xì)介紹各種換熱器。 一、夾套換熱器 結(jié)構(gòu)：夾套式換熱器主要用于反應(yīng)過程的加熱或冷卻，是在容器外壁安裝夾套制成。   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制成，結(jié)構(gòu)簡單；但其加熱面受容器壁面限制，傳熱系數(shù)也不高。為提高傳熱系數(shù)且使釜內(nèi)液體受熱均勻，可在釜內(nèi)安裝攪拌器.當(dāng)夾套中通入冷卻水或無相變的加熱劑時，亦可在夾套中設(shè)置螺旋隔板或其它增加湍動的措施，以提高夾套一側(cè)的給熱系數(shù)。為補(bǔ)充傳熱面的不足，也可在釜內(nèi)部安裝蛇管。夾套式換熱器廣泛用于反應(yīng)過程的加熱和冷卻。 夾套式換熱器主要用于反應(yīng)器中，裝在反應(yīng)器外部形成一個封閉的夾層，使流體進(jìn)入夾層內(nèi)，通過器壁與反應(yīng)器內(nèi)物料進(jìn)行熱交換。夾套式換熱器的結(jié)構(gòu)比較簡單，能在物料反應(yīng)的同時進(jìn)行換熱，省去了另設(shè)換熱設(shè)備的麻煩。夾套式換熱器缺點(diǎn)是由于夾套的傳熱面不大，夾套間隙比較狹窄，流體流動速度不大，傳熱系數(shù)不高。夾套式換熱器主要應(yīng)用于用蒸氣加熱或用冷水冷卻控制反應(yīng)器內(nèi)反應(yīng)溫度和壓力的場合。因夾套內(nèi)無法清洗，故不適于容易生垢和帶有污物的介質(zhì)進(jìn)入夾套。 夾套式換熱器在容器外壁安裝夾套制成結(jié)構(gòu)簡樸;但其加熱面受容器壁面限制傳熱系數(shù)也不高.為提高傳熱系數(shù)且使釜內(nèi)液體受熱均勻可在釜內(nèi)安裝攪拌器.當(dāng)夾套中通入冷卻水或無相變的加熱劑時亦可在夾套中設(shè)置螺旋隔板或其它增加湍動的措施以提高夾套一側(cè)的給熱系數(shù).為補(bǔ)充傳熱面的不足也可在釜內(nèi)部安裝蛇管.夾套式換熱器廣泛用于反應(yīng)過程的加熱和冷卻。 應(yīng)該注意帶夾套換熱的反應(yīng)器，它的外筒受夾套內(nèi)介質(zhì)壓力的作用，屬于內(nèi)壓容器；而內(nèi)筒則屬于外壓容器，所以在生產(chǎn)過程中一定要控制夾套介質(zhì)的壓力，如超過允許壓力值，很可能使反應(yīng)器內(nèi)筒失穩(wěn)而被壓癟，造成設(shè)備損壞。 二、蛇管換熱器 蛇管式換熱器傳熱元件材質(zhì)區(qū)分為金屬與非金屬兩大類。近年來,蛇管式金屬換熱器在世界上發(fā)展迅速,已成為熱交換裝置的主要形式.非金屬蛇管換熱器具有高潔凈率換熱材質(zhì)，耐蝕性冠于多種合金，例如鄭州工業(yè)大學(xué)非金屬蛇管聚四氟乙烯換熱制造工藝的研究，促使蛇管換熱器在石油化工、硫酸、醫(yī)藥、電鍍、輕工等領(lǐng)域逐步得到廣泛的應(yīng)用。 1、沉浸式蛇管換熱器  結(jié)構(gòu)：這種換熱器多以金屬管子繞成，或制成各種與容器相適應(yīng)的情況，并沉浸在容器內(nèi)的液體中。 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。這是一種古老的換熱設(shè)備。它結(jié)構(gòu)簡單，制造、安裝、清洗和維修方便，價格低廉，又特別適用于高壓流體的冷卻、冷凝，所以現(xiàn)代仍得到廣泛應(yīng)用。但蛇管式換熱器的體積大、笨重；單位傳熱面積金屬耗量多，傳熱效能低。 優(yōu)點(diǎn) 結(jié)構(gòu)簡單，便于防腐，能承受高壓。 缺點(diǎn) 由于容器體積比管子的體積大得多,因此管外流體的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)較小。為提高傳熱系數(shù)，容器內(nèi)可安裝攪拌器。 2、噴淋式換熱器    結(jié)構(gòu)：冷卻水從最上面的管子的噴淋裝置中淋下來，沿管表面流下來，被冷卻的流 體從最上面的管子流入，從最下面的管子流出，與外面的冷卻水進(jìn)行換熱。在下流過程中，冷卻水可收集再進(jìn)行重新分配。 優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、造價便宜，能耐高壓，便于檢修、清洗，傳熱效果好 缺點(diǎn)：冷卻水噴淋不易均勻而影響傳熱效果，只能安裝在室外。 應(yīng)用：用于冷卻或冷凝管內(nèi)液體。 三、套管式換熱器    結(jié)構(gòu)：由不同直徑組成的同心套管，可根據(jù)換熱要求，將幾段套管用U形管連接，目的增加傳熱面積；冷熱流體可以逆流或并流。 優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，加工方便，能耐高壓，傳熱系數(shù)較大，能保持完全逆流使平均 對數(shù)溫差最大，可增減管段數(shù)量應(yīng)用方便。 缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)不緊湊，金屬消耗量大，接頭多而易漏，占地較大。 用途：廣泛用于超高壓生產(chǎn)過程，可用于流量不大，所需傳熱面積不多的場合。 四、列管式換熱器   列管式換熱器又稱為管殼式換熱器，是最典型的間壁式換熱器，歷史悠久，占據(jù)主導(dǎo)作用。 優(yōu)點(diǎn)：單位體積設(shè)備所能提供的傳熱面積大，傳熱效果好，結(jié)構(gòu)堅固，可選用的結(jié) 構(gòu)材料范圍寬廣，操作彈性大，大型裝置中普遍采用。 結(jié)構(gòu)：殼體、管束、管板、折流擋板和封頭。一種流體在管內(nèi)流動，其行程稱 為管程；另一種流體在管外流動，其行程稱為殼程。管束的壁面即為傳熱面。 折流擋板：為提高殼程流體流速，往往在殼體內(nèi)安裝一定數(shù)目與管束相互垂直的折流擋板。折流擋板不僅可防止流體短路、增加流體流速，還迫使流體按規(guī)定路徑多次錯流通過管束，使湍動程度大為增加。 a.圓缺形 b.圓盤形 常用的折流擋板有圓缺形和圓盤形兩種，前者更為常用。 根據(jù)所采取的溫差補(bǔ)償措施，列管式換熱器可分為以下幾個型式。 1）固定管板式 殼體與傳熱管壁溫度之差大于50°C，加補(bǔ)償圈，也稱膨脹節(jié)，當(dāng)殼體和管束之間有溫差時，依靠補(bǔ)償圈的彈性變形來適應(yīng)它們之間的不同的熱膨脹。 特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，成本低，殼程檢修和清洗困難，殼程必須是清潔、不易產(chǎn)生垢層和腐蝕的介質(zhì)。 （2）浮頭式 兩端的管板，一端不與殼體相連，可自由沿管長方向浮動。當(dāng)殼體與管束因溫度不同而引起熱膨脹時，管束連同浮頭可在殼體內(nèi)沿軸向自由伸縮，可完全消除熱應(yīng)力。 特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，成本高，消除了溫差應(yīng)力，是應(yīng)用較多的一種結(jié)構(gòu)形式。 ?。?）U型管式 兩端的管板，一端不與殼體相連，可自由沿管長方向浮動。當(dāng)殼體與管束因溫度不同而引起熱膨脹時，管束連同浮頭可在殼體內(nèi)沿軸向自由伸縮，可完全消除熱應(yīng)力。 特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，成本高，消除了溫差應(yīng)力，是應(yīng)用較多的一種結(jié)構(gòu)形式。 五、新型高效換熱器 1、螺旋板式換熱器 結(jié)構(gòu)：螺旋板式換熱器由兩塊金屬薄板 焊接在一塊分隔板上并卷制成螺旋狀而構(gòu)成的。換熱時，冷、熱流體分別進(jìn)入兩條通道，在器內(nèi)作嚴(yán)格的逆流流動。 2、板式換熱器 構(gòu)緊湊，占用空間小，很小的空間即可提供較大的換熱面積，不需另外的拆裝空間；相同使用環(huán)境下，其占地面積和重量是其他類型換熱器的1/3～1/5。 3、板翅式換熱器 在兩塊平行金屬板之間夾入波紋狀金屬翅片，兩邊以側(cè)條密封，組成一個單元體； 將各單元體進(jìn)行不同的疊集和適當(dāng)?shù)嘏帕校儆免F焊予以固定，形成逆流、并流和錯流的板翅式換熱器組裝件(芯部或板束)；將帶有進(jìn)、出口的集流箱焊接到板束上。 特點(diǎn)：傳熱效果更好、結(jié)構(gòu)更為緊湊。 4、熱管式換熱器 結(jié)構(gòu)及工作原理： 將一根金屬管的兩端密封，抽出不凝性氣體，充以一定量的某種工作液體而成。當(dāng)熱管的一端被加熱時，工作液體受熱沸騰汽化，產(chǎn)生的蒸汽流至冷卻端冷凝放出冷凝潛熱，冷凝液沿著具有毛細(xì)結(jié)構(gòu)的吸液芯在毛細(xì)管力的作用下回流至加熱段再次沸騰汽化，工作介質(zhì)如此反復(fù)循環(huán)，熱量則由熱管的軸向由加熱端傳至冷卻端。 換熱器的種類繁多，各種換熱器各自使用與某一種工況，為此應(yīng)根據(jù)介質(zhì)、溫度、壓力、使用場合不同選擇不同種類的換熱器，揚(yáng)長避短，使之帶來更大的經(jīng)濟(jì)效益。 |
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