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各种换热器工作原理和特点
- 2020-02-16-

  各种换热器工作原理和特点


  一、换热器


  1、U形管式换热器


  每根管子都弯成U形,固定在同一侧管板上,每根管可以自由伸缩,也是为了消除热应力。


  性能特点:


  (1)优点


  此类换热器的特点是管束可以自由伸缩,不会因管壳之间的温差而产生热应力,热补偿性能好;


  管程为双管程,流程较长,流速较高,传热性能较好;


  承压能力强;


  管束可从壳体内抽出,便于检修和清洗,且结构简单,造价便宜。


  (2)缺点


  是管内清洗不便,管束中间部分的管子难以更换,又因内层管子弯曲半径不能太小,在管板中心部分布管不紧凑,所以管子数不能太多,且管束中心部分存在间隙,使壳程流体易于短路而影响壳程换热。


  此外,为了弥补弯管后管壁的减薄,直管部分需用壁较厚的管子。这就影响了它的使用场合,仅宜用于管壳壁温相差较大,或壳程介质易结垢而管程介质清洁及不易结垢,高温、高压、腐蚀性强的情形。


  2、沉浸式蛇管换热器


  沉浸式蛇管换热器以蛇形管作为传热元件的换热器,是间壁式换热器种类之一。根据管外流体冷却方式的不同,蛇管式换热器又分为沉浸式和喷淋式。


  (1)优点


  这是一种古老的换热设备。它结构简单,制造、安装、清洗和维修方便,便于防腐,能承受高压,价格低廉,又特别适用于高压流体的冷却、冷凝,所以现代仍得到广泛应用。


  (2)缺点


  由于容器体积比管子的体积大得多、笨重、单位传热面积金属耗量多,因此管外流体的表面传热系数较小。为提高传热系数,容器内可安装搅拌器。


  3、列管式换热器


  冷流体走管内,热流体经折流板走管外,冷、热流体通过间壁换热。


  性能特点:


  列管式换热器的结构比较简单、紧凑、造价便宜,但管外不能机械清洗。此种换热器管束连接在管板上,管板分别焊在外壳两端,并在其上连接有顶盖,顶盖和壳体装有流体进出口接管。通常在管外装置一系列垂直于管束的挡板。同时管子和管板与外壳的连接都是刚性的,而管内管外是两种不同温度的流体。因此,当管壁与壳壁温差较大时,由于两者的热膨胀不同,产生了很大的温差应力,以至管子扭弯或使管子从管板上松脱,甚至毁坏换热器。


  为了克服温差应力必须有温差补偿装置,一般在管壁与壳壁温度相差50℃以上时,为安全起见,换热器应有温差补偿装置。但补偿装置(膨胀节)只能用在壳壁与管壁温差低于60~70℃和壳程流体压强不高的情况。一般壳程压强超过0.6MPa时,由于补偿圈过厚,难以伸缩,失去温差补偿的作用,就应考虑其它结构。


  4、螺旋板式换热器


  由两块相互平行的钢板,卷制成相互隔开的螺旋形流道。螺旋板的两端焊有盖板。冷热流体分别在两流道内流动。


  性能特点:


  (1)传热效率高(性能好)


  一般认为螺旋板式换热器的传热效率为列管式换热器的1~3倍。等截面单通道不存在流动死区,定距柱及螺旋通道对流动的扰动降低了流体的临界雷诺数,水-水换热时,螺旋板式换热器的传热系数大可达3000W/(㎡·K)。


  (2)有效回收低温热能


  螺旋板式换热器由两张卷制而成,进行余热回收,充分利用低温热能。


  (3)运行可靠性强


  不可拆式螺旋板式换热器螺旋通道的端面采用焊接密封,因而具有较高的密封性,保证两种工作介质不混合。


  (4)阻力小


  在壳体上的接管采用切向结构。比较低的压力损失,处理大容量蒸汽或气体;有自清刷能力,因其介质呈螺旋型流动,污垢不易沉积;清洗容易,可用蒸汽或碱液冲洗,简单易行,适合安装清洗装置;介质走单通道,允许流速比其他换热器高。


  (5)可多台组合使用


  单台设备不能满足使用要求时,可以多台组合使用。但组合时,必须符合下列规定:并联组合、串联组合,设备和通道间距相同。混合组合:一个通道并联,一个通道串联。


  5、喷淋式换热器


  热流体在裸露的管中流过,冷却水喷淋流过蛇管。

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