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一文详解各类换热器
发布日期:2019-06-03

换热器是不同温度的两种或多种流体之间实现热量传递的环保节能设备,其应用十分广泛,是提高能源利用率的关键设备。

按照传热方式,换热器可分为三大类:

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直接接触式换热器,是冷热流体进行直接接触并换热的设备。通常,直接接触的两种流体是气体和汽化压力较低的液体;

蓄能式换热器,是利用固体物质的导热特性,通俗来讲,热介质先将固体物质加热到一定温度,冷介质再从固体物质获得热量,通过此过程可实现热量的传递;

间壁式换热器,是利用了中介物的热传导,冷、热两种介质被固体间壁隔开,并通过间壁进行热量交换。间壁式换热器的应用最为广泛。根据结构的不同,它还可划分为管式换热器、板式换热器和热管换热器。

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,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,是目前应用最广的类型之一。

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但是管壳式换热器换热效率不高,占地面积大,经济成本高。

根据所采用的补偿措施,管壳式换热器可分为固定管板式换热器、浮头式换热器、U型管式换热器、填料函式换热器等四种类型。

二、喷淋式换热器

喷淋式换热器是管式换热器的一种,是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,喷淋式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。和沉浸式换热器相比,喷淋式换热器的传热效果大有改善。

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喷淋式换热器的特点是:结构简单、造价便宜;可起到降低冷却水温度,增大传热推动力的作用;能耐高压;便于检修、清洗,水质要求低,但冷却水喷淋不均会影响传热效果;只能安装在室外。

三、套管式换热器

套管式换热器是管式换热器的一种,是由两种尺寸不同的标准管连接而成的同心圆套管,外面的叫壳程,内部的叫管程。两种不同介质可在壳程和管程内逆向流动(或同向)以达到换热的效果。套管式换热器通常由壳体(包括内壳和外壳)、U型肘管、填料函等组成。

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套管式换热器的特点是:结构简单,能耐高压;传热面积可根据需要增减,应用方便,但是管间接头多,易泄露;占地面积较大,单位传热面消耗金属量大。

四、板式换热器

工作原理:两种不同的介质(冷/热)通过相应材质板片实现热量传递,流于A、B两种不同通道实现冷介质加热或热介质降温的过程。

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板式换热器的特点:换热效率高,热损失少,结构紧凑,占地面积小,经济成本低,易于维修等,但其不能应用在压力过大温度过高的工况。

五、全焊接板式换热器

全焊接换热器是板式换热器的一种新技术产品,其不使用胶垫,大大拓展了板式换热器的应用范围,适合于高温高压耐腐蚀等环境,且同时具备了可拆式换热器换热效率高,热损失少,结构紧凑,占地面积小,经济成本低,易于清洗等优点,在很多工况条件下,完全可替代传统管式换热器,具有管式换热器不可比拟的优越性,但相比可拆式换热器造价高。

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目前市场上,全焊接板式换热器也有以下分类:

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六、夹套式换热器

夹套式换热器是板式换热器的一种,在容器外壁安装夹套制成,结构简单;但其加热面受容器壁面限制,传热系数也不高。为提高传热系数且使釜内液体受热均匀,可在釜内安装搅拌器。当夹套中通入冷却水或无相变的加热剂时,亦可在夹套中设置螺旋隔板或其它增加湍动的措施,以提高夹套一侧的给热系数。为补充传热面的不足,也可在釜内部安装蛇管。夹套式换热器广泛用于反应过程的加热和冷却。

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夹套式换热器的特点是:结构简单;加工方便,但是传热面积小,传热效率低。

七、螺旋板式换热器

螺旋板换热器属于板式换热器的一种,是由两张平行的金属板卷制而成,在其内部形成两个同心的螺旋形通道。换热器中央设置隔板,将螺旋形通道隔开,两板之间焊有定距柱以维持通道间距。

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螺旋板式换热器的特点是:传热系数高;不易结垢和堵塞;能利用温度较低的热源;结构紧凑,但是操作压强和温度不宜太高;不易检修。

八、热管换热器

热管是由一根抽除不凝性气体的密封金属管内充以一定量的某种工作液体而成。工作液体在热端吸收热量而沸腾汽化,产生的蒸汽流至冷端冷凝放出潜热,冷凝液回至热端,再次沸腾汽化。如此反复循环,热量不断从热端传至冷端。

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热管换热器的特点是:结构简单,使用寿命长,工作可靠;具有极高的导热性、良好的等温性;冷热两侧的传热面积可任意改变、可远距离传热、可控制温度,但是抗氧化、耐高温性能较差。


(本文部分内容和图片来自网络)


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