優(yōu)點:結(jié)構(gòu)簡單、造價低廉、操作敏感性較小,管子可承擔(dān)較大的流體介質(zhì)壓力。常用于高壓流體的冷卻,以及反應(yīng)器的元件。 缺點:管外流體的流速小,傳熱系數(shù)小,傳熱效率低,需要的傳熱面積大,設(shè)備顯得笨重。 (2)套管式換熱器 它是由兩種不同大小直徑的管子組裝成同心管,兩端用U形彎管將它們連接成排,并根據(jù)實際需要,排列組合形成傳熱單元,換熱時,一種流體走內(nèi)管,另一種流體走內(nèi)外管之間的環(huán)隙,內(nèi)管的壁面為傳熱面,一般按逆流方式進(jìn)行換熱。兩種流體都可以在較高的溫度、壓力、流速下進(jìn)行換熱。 套管式換熱器的特點 這類換熱器是目前應(yīng)用*為廣泛的換熱設(shè)備。 管殼式換熱器分類 固定管板式換熱器:殼體和管束的壁溫相差較大時,會產(chǎn)生加大的熱應(yīng)力。 U形管式換熱器:殼體和管束的壁溫相差較大時,不會產(chǎn)生加大的熱應(yīng)力。 浮頭式換熱器:(同上) 固定管板式換熱器 優(yōu)點:結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、能承受較高的壓力,造價低,管程清洗方便,管子損壞時易于堵管或更換。 缺點:當(dāng)管束與殼體的壁溫或材料的線膨脹系數(shù)相差較大時,殼體和管束中將產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力。 固定管板式換熱器 應(yīng)用: 這種換熱器適用于殼側(cè)介質(zhì)清潔且不易結(jié)垢并能進(jìn)行清洗,管、殼程兩側(cè)溫差不大或溫差較大但殼側(cè)壓力不高的場合。為減少熱應(yīng)力,通常在固定管板式換熱器中設(shè)置柔性元件伯膨脹節(jié)、撓性管板等人來吸收熱膨脹差。 浮頭式換熱器 優(yōu)點:管間和管內(nèi)清洗方便,不會產(chǎn)生熱應(yīng)力; 缺點:結(jié)構(gòu)復(fù)雜,造價比固定管板式換熱器高,設(shè)備笨重,材料消耗量大,且浮頭小蓋在操作中無法檢查,制造時對密封要求較高。 適用于殼體和管束之間溫差較大或殼程介質(zhì)易結(jié)垢的場合。 優(yōu)點:U形管式換熱器結(jié)構(gòu)比較簡單、價格便宜,承壓能力強。 U形管式換熱器 缺點:由于受彎管曲率半徑的限制,其換熱管排布較少,管束*內(nèi)層管間距較大,管板的利用率較低,殼程流體易形成短路,對傳熱不利。當(dāng)管子泄漏損壞時,只有管束外圍處的U形管才便于更換,內(nèi)層換熱管壞了不能更換,只能堵死,而壞一根U形管相當(dāng)于壞兩根管,報廢率較高。 U形管式換熱器 應(yīng)用: 適用于管、殼壁溫差較大或殼程介質(zhì)易結(jié)垢需要清洗,又不適宜采用浮頭式和固定管板式的場合。特別適用于管內(nèi)走清潔而不易結(jié)垢的高溫、高壓、腐蝕性大的物料。 (3)夾套式換熱器 3.翹片式換熱器 優(yōu)點: 傳熱效率高,傳熱系數(shù)比管殼式換熱器大3~10倍。 結(jié)構(gòu)緊湊、輕巧,單位體積內(nèi)的傳熱面積約為管殼式換熱器的十幾倍到幾十倍,而相同條件下?lián)Q熱器的重量只有管殼式換熱器的10~65%。 (2)翹片管換熱器 翹片管是在普通金屬管的兩側(cè)安裝個種翹片制成,即可以增加傳熱面積,又改善了翹片側(cè)流體的湍流程度 合式換熱器 列管式冷凝器 提高對流傳熱系數(shù)的主要途徑是減少層流內(nèi)層的厚度,可通過以下達(dá)到目的:(1)提高流速,增加流體的湍流程度以減少層流內(nèi)層的厚度。(2)增加流體的擾動,以減少層流內(nèi)層的厚度。(3)利用傳熱進(jìn)口段換熱較強的特點,采用短管換熱器。 平均溫度差大小主要由冷、熱兩種流體的進(jìn)出口溫度及流向所決定。 當(dāng)兩流體均為變溫時,采用逆流或接近逆流以得到較大的平均溫度差 螺旋板式換熱器 優(yōu)點 結(jié)構(gòu)緊湊,單位體積傳熱面積大。 兩種流體都能以高速流動,傳熱效率高。 螺旋流動,有自沖刷作用,適于處理粘性和易結(jié)垢流體。 缺點 承壓能力差(P<1MPa,t<500oC) 損壞后檢修困難。 (1)板翹式換熱器 結(jié)構(gòu):在兩塊平行的薄金屬板之間,夾入波紋狀或其形狀的金屬翹片,并用側(cè)封條將其兩側(cè)封死,即構(gòu)成一個換熱單元。 缺點: 結(jié)構(gòu)復(fù)雜,造價高,流道小,易堵塞,不易清洗,難以檢修。 加裝了翅片以后,使空氣側(cè)原有的傳熱面積得到了 極大的擴展,禰補了空氣側(cè)換熱系數(shù)低的缺點,使 傳熱量大大提高 三 換熱器的傳熱強化 如欲強化現(xiàn)有傳熱設(shè)備,開發(fā)新型高效的傳熱設(shè)備,以便在較小的設(shè)備上獲得更大的生產(chǎn)能力和效益,成為現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的一個重要問題。 所謂強化傳熱過程:就是力求用較少的傳熱面積或較少體積的傳熱設(shè)備完成同樣的傳熱任務(wù)以提高經(jīng)濟性,即提高冷、熱流體間的傳熱速率。 依總傳熱速率方程: 強化方法:提高 K、A、 均可強化傳熱。 ◎提高傳熱系數(shù)K 熱阻主要集中于 較小的一側(cè),提高 小的一側(cè)有效。 ◆ 降低污垢熱阻 ◆ 提高表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) ◎增加傳熱面積 關(guān)于傳熱面積A的改變,不以增加換熱器臺數(shù),改變換熱器的尺寸來加大傳熱面積A,而是通過對傳熱面的改造,如開槽及加翅片、以不同異形管代替光滑圓管等措施來加大傳熱面積以強化傳熱過程。 * * 4.6 換熱器 1.定義:是實現(xiàn)將熱能從一種流體轉(zhuǎn)至另一種流體的設(shè)備,是許多工業(yè)部門的通用設(shè)備。 一、換熱器的分類 2.換熱器的分類 (1)換熱器的種類
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