工业用换热器分类概述.ppt

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1、换热器换热器:实现热量交换的设备。换热器是工艺过程必不可少的单元设备,广泛用于石油、化工、轻工、制药、食品、机械、冶金、动力等工程领域中。换热器的分类一、按作用原理分1.直接接触式换热器(混和式换热器)冷、热流体直接接触,相互混和传递热量。特点是结构简单,传热效率高。适于冷、热流体允许混和的场合。如凉水塔、洗涤塔、文氏管及喷射冷凝器等。热流体冷流体蓄热式换热器(回流式换热器、蓄热器)借助于热容量较大的固体蓄热体,将热量由热流体传给冷流体。当蓄热体与热流体接触时,从热流体处接受热量,蓄热体温度升高,然后与冷流体接触

2、,将热量传递给冷流体,蓄热体温度下降,从而达到换热的目的。特点是结构简单,可耐高温,体积庞大,不能完全避免两种流体的混和。适于高温气体热量的回收或冷却。如回转式空气预热器。热流体热流体冷流体冷流体3.间壁式换热器(表面式换热器、间接式换热器)冷、热流体被固体壁面隔开,互不接触,热量由热流体通过壁面传递给冷流体。形式多样,应用广泛。本章介绍此类换热器。适于冷、热流体不允许混和的场合。如各种管壳式、板式结构的换热器。二、按用途分1.加热器:用于把流体加热到所需温度,被加热流体在加热过程中不发生相变。预热器:用于流体的

3、预热,以提高整套工艺装置的效率。3.过热器:用于加热饱和蒸汽,使其达到过热状态。4.蒸发器:用于加热液体,使其蒸发汽化。5.再沸器:用于加热已被冷凝的液体,使其再受热汽化。为蒸馏过程专用设备。6.冷却器:用于冷却流体,使其达到所需温度。7.冷凝器:用于冷却凝结性饱和蒸汽,使其放出潜热而凝结液化。三、按传热面形状和结构分1.管式换热器通过管子壁面进行传热的换热器。按传热管的结构形式可分为管壳式换热器、蛇管式换热器、套管式换热器、翅片式换热器等。应用最广。板式换热器通过板面进行传热的换热器。按传热板的结构形式可分为平

4、板式、螺旋板式、板翅式、热板式换热器等。3.特殊形式换热器根据工艺特殊要求而设计的具有特殊结构的换热器。如回转式、热管、同流式换热器等。四、按所用材料分1.金属材料换热器由金属材料加工制成的换热器。常用的材料有碳钢、合金钢、铜及铜合金、铝及铝合金、钛及钛合金等。因金属材料导热系数大,故此类换热器的传热效率高。非金属材料换热器有非金属材料制成的换热器。常用的材料有石墨、玻璃、塑料、陶瓷等。因非金属材料导热系数较小,故此类换热器的传热效率较低。常用于具有腐蚀性的物系。换热器的结构形式管式换热器的结构形式1、列管式换热

5、器(管壳式换热器)它结构紧凑,单位体积所具有的传热面积较大(40~150m2/m3),传热效果好,适应性强,操作弹性大,尤其适用于高温、高压和大型装置中,是管式换热器中应用最普遍的换热器。在列管式换热器中,由于管内外流体温度不同,使管束和壳体的受热程度不同,导致它们的热膨胀程度出现差别。若两流体温差较大,就可能由于热应力而引起设备的变形,管子弯曲甚至破裂,严重时从管板上脱落。因此当两流体的温度差超过50℃时,就应从结构上考虑热膨胀的影响,采取相应的热补偿措施。根据热补偿方法的不同,列管式换热器分为三种形式:2.1

6、、固定管板式换热器1.挡板补偿圈3.放气嘴它是将两端管板和壳体连接在一起,因而具有结构简单,造价低廉的优点,但由于壳程清洗和检修困难,管外物料应清洁、不易结垢。对温差稍大时可在壳体的适当部位焊上补偿圈(或称膨胀节),通过补偿圈发生弹性变形(拉伸或压缩)来适应外壳和管束不同的膨胀程度,如图示。这种补偿方法简单但有限,只适用于两流体温差小于70℃,壳程流体压强小于0.6MPa的场合。2.2、浮头式换热器它是将一端管板与壳体相连,而另一端管板不与壳体固定连接,可以沿轴向自由浮动,如图示。这种结构不但可完全消除热应力,而

7、且在清洗和检修时整个管束可以从壳体中抽出。因而尽管其结构复杂,造价高,但应用较为普遍。1.管程隔板壳程隔板3.浮头3、U型管式换热器它是将每根管子都弯成U型状,两端固定在同一管板的两侧,管板用隔板分成两室,如图示。这种结构使得每根管子可以自由伸缩,与其它管子和壳体无关,从而解决了热补偿问题。这种换热器结构简单,可用于高温高压,但管程不易清洗,而且因管子需要一定的弯曲半径,故管板的利用率低。1.U形管壳程隔板3.管程隔板3、蛇管式换热器3.1、沉浸式蛇管换热器蛇管多以金属管弯绕而成,或制成适应各种容器需要的形状,

8、沉浸在容器中。两种流体分别在管内外流动通过蛇管表面进行换热,如图所示。其优点是结构简单,制造方便,能承受高压,可用耐腐蚀材料制造。缺点是容器内液体湍动程度低,管外对流传热系数小,传热效果可通过增设搅拌提高,此外传热面积有限,主要用于传热量不大的容器中。3.2、喷淋式蛇管换热器如图示,将蛇管成排地固定在支架上,冷却水由最上层管的喷淋装置中均匀淋下,沿管表面流过,与管内热流

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