常見換熱器.ppt

上傳人:y****3 文檔編號(hào):20983455 上傳時(shí)間:2021-04-21 格式:PPT 頁數(shù):20 大?。?.32MB
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1、授 課 教 師 :邸 凱 第 二 章 傳 熱第 五 節(jié) 換 熱 器 按傳熱特征分: 間壁式:冷、熱流體由固體間壁隔開,傳熱面積固定, 熱量傳遞為對(duì)流-導(dǎo)熱-對(duì)流的串聯(lián)過程。 混合式:通過冷、熱兩流體的直接混合來進(jìn)行熱量交換。 蓄熱式 (蓄熱器):由熱容量較大的蓄熱室構(gòu)成,使冷、 熱流體交替通過換熱器的同一蓄熱室。按用途分:加熱器、冷卻器、冷凝器、蒸發(fā)器和再沸器等。按結(jié)構(gòu)分:夾套式、浸沒式、噴淋式、套管式和管殼式等。 選取換熱器時(shí),應(yīng)根據(jù)工藝要求選用合適的類型,還應(yīng)按傳熱基本原理選定合理的換熱流程,確定換熱器的傳熱面積、結(jié)構(gòu)尺寸以及校核流體阻力等。對(duì)系列化標(biāo)準(zhǔn)換熱器,需通過必要的計(jì)算 (A,p)

2、 來選用。 夾套式換熱器常 見 的 間 壁 式 換 熱 器:主要用于反應(yīng)器的加熱或冷卻優(yōu)點(diǎn):結(jié)構(gòu)簡單加工方便缺點(diǎn):傳熱面積小,傳熱效率低 沉浸式蛇管換熱器優(yōu)點(diǎn):結(jié)構(gòu)簡單,能承受高壓;缺點(diǎn):傳熱面積不大,管外流體給熱系數(shù)小,為強(qiáng)化傳熱,可在容器內(nèi)安裝攪拌器。常 見 的 間 壁 式 換 熱 器 噴淋式蛇管換熱器優(yōu)點(diǎn):缺點(diǎn):結(jié)構(gòu)簡單、造價(jià)便宜,能耐高壓,便于檢修、清洗,水質(zhì)要求低冷卻水噴淋不易均勻而影響傳熱效果,只能安裝在室外常 見 的 間 壁 式 換 熱 器 套管式換熱器優(yōu)點(diǎn):結(jié)構(gòu)簡單,能承受較高壓力,應(yīng)用靈活;缺點(diǎn):耗材多,占地面積大,難以構(gòu)成很大的傳熱面積,故一般適合于流體流量不大、傳熱負(fù)荷較

3、小的場(chǎng)合。常 見 的 間 壁 式 換 熱 器 列管式換熱器工業(yè)上使用最廣泛的一種換熱設(shè)備優(yōu)點(diǎn):單位體積的傳熱面積、處理能力和操作彈性大,適應(yīng)能 力強(qiáng),尤其在高溫、高壓和大型裝置中采用更為普遍。根據(jù)熱補(bǔ)償方式不同,分為三類:固定管板式U形管式浮頭式常 見 的 間 壁 式 換 熱 器 固定管板式列管換熱器常 見 的 間 壁 式 換 熱 器折流板作用:不僅可以防止流體短路、增加流體流速,還迫使流體按規(guī)定路徑多次錯(cuò)流通過管束,使湍動(dòng)程度大大增加。 帶補(bǔ)償圈的列管式換熱器 U形管式列管換熱器常 見 的 間 壁 式 換 熱 器 常 見 的 間 壁 式 換 熱 器浮頭式列管換熱器 常 見 的 間 壁 式 換

4、 熱 器板式換熱器 結(jié)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1/31/5。傳熱系數(shù)高 雷諾準(zhǔn)數(shù)10時(shí),即可產(chǎn)生劇烈湍流,一般總傳熱系數(shù)可高達(dá)30008000W/m2.K。端部溫差小 逆流換熱,可達(dá)到1的端部溫差。熱損失小 只有板片邊緣暴露,不需保溫,熱效率98%。適應(yīng)性好,易調(diào)整 通過改變板片數(shù)目和組合方式即可調(diào)節(jié)換熱能力,與變化的熱負(fù)荷相匹配。 流體滯留量小,對(duì)變化反應(yīng)迅速,拆裝簡單,容易維護(hù) 板片是獨(dú)立的單元體,拆裝簡單,可將密封墊密閉的板片拆開、清洗。結(jié)垢傾向低 高度紊流、光滑板表面,使積垢機(jī)率很小,且具

5、自清潔功能,不易堵塞。低成本 使用一次沖壓成型的波紋板片裝配而成,金屬耗量低,當(dāng)使 用耐蝕材料時(shí),投資成本明顯低于其他的換熱器。 缺點(diǎn):處理能力不大,操作壓力比較低,一般不超過20atm,受墊片耐熱性的限制,操作溫度不能太高,一般合成橡膠墊不超過130,壓縮石棉墊圈也不超過250。 傳熱系數(shù)高 由于離心力的作用,可在較低Re數(shù)下出現(xiàn)湍流(Re=1400-1800),允許流速可達(dá)2m/s,故傳熱系數(shù)較高,如水對(duì)水的換熱,傳熱系數(shù)可達(dá)2000-3000 W/(m2K)。不易堵塞 由于流速較高,又是在螺旋流道內(nèi)流動(dòng),能較好的發(fā)揮流體對(duì)板面的沖刷作用,因而流體中的懸浮物不易沉積下來。由于流道長,可為完

6、全逆流,便于控制溫度和利用低溫?zé)嵩?,操作時(shí)允許較低的溫度差,因此,在一些低溫差傳熱的場(chǎng)合,采用螺旋板換熱器比較合適。結(jié)構(gòu)緊湊,制造簡便,單位體積設(shè)備內(nèi)的傳熱面積約為列管式換熱器的3倍。 操作壓力和溫度不能太高,尤其是所能承受的壓力比較低,操作壓力只能在20atm以下,操作溫度約在300-400以下。不易檢修,整個(gè)換熱器已被卷制焊接為一個(gè)整體,一旦發(fā)生中間泄漏或其他故障,設(shè)備即告報(bào)廢。 常 見 的 間 壁 式 換 熱 器板翅式換熱器 傳熱效果好 板翅促進(jìn)湍流,破壞傳熱邊界層的發(fā)展,總傳熱系數(shù)高,同時(shí)冷、熱流體間換熱不僅以平隔板為傳熱面,而且大部分熱量通過翅片換熱,因而具有很高的傳熱速率。結(jié)構(gòu)緊湊

7、 單位體積換熱器提供的傳熱面積一般能達(dá)到2500m 2,最高可達(dá)到4300m 2,而列管式換熱器只有160m 2。輕巧牢固 由于結(jié)構(gòu)緊湊,通常用鋁合金制造,在相同的傳熱面積下,其重量僅為列管式換熱器的十分之一,波紋翅片不僅是傳熱面,又是兩板間的支撐,故強(qiáng)度很高。適應(yīng)性強(qiáng),操作范圍廣 由于鋁合金的導(dǎo)熱系數(shù)高,特別適合于低溫和超低溫條件下的換熱。 流道很小,容易堵塞而使壓降增大。換熱器內(nèi)一旦結(jié)垢,清洗和檢修困難,故處理的物料應(yīng)較清潔或預(yù)先進(jìn)行凈制。由于平隔板是用薄鋁片制成,故要求流體對(duì)鋁不發(fā)生腐蝕。 流體流動(dòng)通道的選擇:(1) 不清潔或易結(jié)垢的物料應(yīng)當(dāng)流過易于清洗的一側(cè),對(duì)于直管管束,一般通過管內(nèi),直管內(nèi)易于清洗;(2) 需通過增大流速提高的流體應(yīng)選管程,因管程流通截面積小于殼程,且易采用多程來提高流速;(3) 腐蝕性流體宜走管程,以免管束和殼體同時(shí)受腐蝕;(4) 壓力高的流體宜選管程,以防止殼體受壓;(5) 飽和蒸汽宜走殼程,冷凝液易于排出,其與流速無關(guān);(6) 被冷卻的流體一般走殼程,便于散熱;(7) 粘度大、流量小的流體宜選殼程,因殼程的流道截面和流向都在不斷變化,在 Re100 即可達(dá)到湍流。以上各點(diǎn)往往不可能同時(shí)滿足,應(yīng)抓住主要矛盾進(jìn)行選擇,例如,首先從流體的壓力、腐蝕性及清洗等方面的要求來考慮,然后再考慮滿足其他方面的要求。

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