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换热器有哪些种类你知道吗?

作者:admin 发布日期:2021-6-18 关注次数: 二维码分享

根据换热器的传热方式可以分为以下三类:

一、直接接触式换热器

这类换热器的主要工作原理为两种介质经接触而相互传递热量,实现传热,接触面积直接影响到传热量,这类换热器的介质通常一种是气体,另一种为液体。

二、蓄能式换热器

简称蓄能器,这种换热器的原理是热介质先通过加热固体物质达到一定温度后,冷介质再通过固体物质被加热,冷热交替使之达到传递热量的目的。主要用于回收和利用高温废气的热量。

三、间壁式换热器

这类换热器是冷、热两种介质被固体间壁隔开,并通过间壁进行热量交换。这类换热器的用量非常大,占总量的99%。根据结构不同可分为管式、板式等。

管式换热器

一、管壳式换热器

管壳式换热器又称列管式换热器。是以封闭在壳体中管束的壁面作为传热面的间壁式换热器。这种换热器结构较简单,操作可靠,可用各种结构材料(主要是金属材料)制造,能在高温、高压下使用,是目前应用最广泛的类型。

1、固定管板式换热器

固定管板式的两端管板和壳体制成一体。因此它具有结构简单、成本低的优点,但是壳程清洗和检修困难。在壳层里的流体,必须是洁净且不易结垢的物料。

当两流体的温差较大时,应考虑热补偿。即在外壳的适当部位焊上一个补偿圈,当外壳和管束热膨胀不同时,补偿圈发生弹性变形,以适应外壳和管束不同的热膨胀程度。这种补偿方法简单,但不宜应用于两流体温差过大(不能大于70℃)和壳程流体压强过高的场合。

优点

结构简单、紧凑。

在相同的壳体直径内,排管数最多,旁路最少。

每根换热管都可以进行更换,且管内清洗方便。缺点

壳程不能进行机械清洗。

当换热管与壳体的温差较大(大于50℃)时产生温差应力,需在壳体上设置膨胀节,因而壳程压力受膨胀节强度的限制不能太高。

固定管板式换热器适用于壳方流体清洁且不易结垢,两流体温差不大或温差较大但壳程压力不高的场合。

2、浮头式换热器

浮头换热器有一端管板不与外壳连为一体,可以沿轴向自由浮动。这种结构不但完全消除了热应力的影响,且由于固定端的管板以法兰与壳体连接,整个管束可以从壳体中抽出,因此便于清洗和检修。故浮头式换热器应用比较普遍,但其结构比较复杂,造价较高。


优点

当换热管与壳体有温差存在,壳体或换热管膨胀时,互不约束,不会产生温差应力。

管束可从壳体内抽出,便于管内和管间的清洗。缺点

结构较复杂,用材量大,造价高。

浮头盖与浮动管板之间若密封不严,发生内漏,造成两种介质的混合。

3、U形管式换热器

U 形管式换热器是唯一适用于高温、高压和高温差的换热器。每根管子都弯成U形,进出口分别安装在同一管板的两侧,封头用隔板分成两室。这样,每根管子可以自由伸缩,而与其他管子和壳体均无关。这种换热器结构比浮头式简单,重量轻,但管程不易清洗,只适用与洁净而不易结垢的流体,比如高压气体的换热。

优点

U 形换热管的管束可以自由浮动,无需考虑温差应力,可用于大温差场合。

只有一块管板,法兰数量少,泄漏点少、结构简单。

运行可靠,造价低。管束可以抽出,管间清洗方便。缺点

管内清洗比较困难。

由于管子需要有一定的弯曲半径,故管板的利用率较低。

管束最内层管间距大,壳程易短路。当管内流速太高时,将会对U 形弯管段产生严重的冲蚀,影响寿命。

内层管子坏了只能堵塞而不能更换,因而报废率较高。

4、填料函式浮头换热器

是浮头式换热器的一种改型结构,它把原置于壳程内部的浮头移至体外,用填料函来避免壳程内介质的外泄。结构特点是管板只有一端与壳体固定连接,另一端采用填料函密封。管束可以自由伸缩,不会产生因壳壁与管壁温差而引起的温差应力。

优点

结构较浮头式换热器简单,制造方便,金属耗量较浮头低10% 左右,造价低。

管束可从壳体内抽出,管内、管间均能进行清洗,维修方便。缺点

填料函耐压不高,一般小于4.0 MPa。

壳程介质可能通过填料函外漏,对易燃、易爆、有毒和贵重的介质不适用。

填料函式换热器适用于管、壳壁温差较大或介质易结垢,需经常清理且压力不高的场合。

二、沉浸式蛇管换热器

这种换热器是将金属管弯绕成各种与容器相适应的形状,并沉浸在容器内的液体中。

优点

结构简单,能承受高压,可用耐腐蚀材料制造。缺点

容器内液体湍动程度低,管外传热系数小。为提高传热系数,容器内可安装搅拌器。

三、喷淋式换热器

将换热管成排地固定在钢架上,热流体在管内流动,冷却水从上方喷淋装置均匀淋下,故也称喷淋式冷却器。喷淋式换热器的管外是一层湍动程度较高的液膜,管外给热系数较沉浸式增大很多。另外,这种换热器大多放置在空气流通之处,冷却水的蒸发亦带走一部分热量,可起到降低冷却水温度,增大传热推动力的作用。因此,和沉浸式相比,淋式换热器的传热效果大有改善。

优点

结构简单、造价便宜。

能耐高压。

便于检修、清洗,水质要求低。缺点

冷却水喷淋不易均匀而影响传热效果。

只能安装在室外。

四、套管式换热器

以同心套管中的内管作为传热元件的换热器。两种不同直径的管子套在一起组成同心套管,每一段套管称为“一程“,程的内管(传热管)借U形肘管,而外管用短管依次连接成排,固定于支架上。热量通过内管管壁由一种流体传递给另一种流体。

通常,热流体(A流体)由上部引入,而冷流体(B流体)则由下部引入。套管中外管的两端与内管用焊接或法兰连接。内管与U形肘管多用法兰连接,便于传热管的清洗和增减。每程传热管的有效长度取4~7 m。这种换热器传热面积最高达18 m2,故适用于小容量换热。

优点

结构简单,能耐高压。

传热面积可根据需要增减,应用方便。缺点

管间接头多,易泄漏。

占地面积较大,单位传热面消耗金属量大。

五、肋片管式换热器

肋片管换热器的结构与一般管壳式换热器基本相同,只是用肋片管代替了光管作为传热面。肋片管是一种带肋的壁面,对扩展换热面积和促进湍流有显著的作用。

由于传热加强,结构紧凑,可做成紧凑式换热器。肋片管换热器也经常用于加热或冷却管外气体,而在管内通以蒸汽或水,例如空冷器、锅炉省煤器等。

优点

与光管相比,传热面增大,传热能力增强。

同样热负荷下,比光管的管子少,因此结构更紧凑。

可针对传热和工艺灵活选择材料,做成镶嵌或焊接肋片管。缺点

造价高。

流阻大,动力消耗大。


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