换热器的原理分类是什么?
一.换热器的概念换热器是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备,也称为换热器。换热器是化工、石油、动力、食品等许多工业部门的通用设备,在生产中占有重要地位。在化工生产中,换热器可用作加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器,应用更广泛。
由于其用途不同,换热设备种类繁多,性能不同,但可分为管壳结构和板结构两类。二.换热器的工作原理是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备,即在大型封闭容器中安装水或其他介质,并通过容器中的管道。让热水从管道中流过。
由于管道内热水与容器内冷热水的温差,会形成热交换,即初中物理的热平衡。高温物体的热量总是传递到低温物体,从而将管道中的水的热量交换到容器中的冷水。热交换器也被称为热交换器。3、机械结构形式的热交换器有很多种,可以根据传热原理、结构和用途进行分类。根据其结构分类,主要有管壳和板。
根据冷热流体热交换的原理和方法,基本可分为三类:间壁式、混合式和蓄热式。1、间壁式换热器类型夹套式换热器由容器外壁安装夹套制成,结构简单;但加热面受容器壁限制,传热系数不高。为了提高传热系数,使水壶内的液体均匀加热,可以在水壶内安装搅拌器。当夹套通过冷却水或无相变加热剂时,也可以在夹套中设置螺旋隔板或其他增加湍流的措施,为了提高夹套一侧的供热系数,还可以在釜内安装蛇管,以补充传热面的不足。夹套式换热器广泛应用于反应过程的加热和冷却。
沉浸式蛇管换热器将金属管弯曲成各种适合容器的形状,并沉浸在容器中的液体中。蛇管换热器的优点是结构简单,能承受高压,耐腐蚀材料;缺点是容器内液体湍流低,管外给热系数小。为了提高传热系数,搅拌器可以安装在容器中。
喷淋式热交换器是将热交换管固定在钢架上,热流体在管内流动,冷却水从上面的喷淋装置均匀淋浴,也称为喷淋式冷却器。喷淋式热交换器的管外是一层高湍流的液体膜,管外给热系数比沉浸式增加了很多。此外,这种热交换器大多放置在空气循环中,冷却水的蒸发也带走了部分热量,可以降低冷却水的温度,增加传热驱动力。因此,喷淋式换热器的传热效果与沉浸式换热器相比有了很大的提高。
套管式换热器套管式换热器是由不同直径的直管制成的同心套管,由U形弯头连接而成。在这种换热器中,一个流体管,另一个流体行走环间隙,两者都可以获得较高的流速,因此传热系数较大。此外,在套管式换热器中,两种流体可以是纯逆流,对数的平均驱动力较大。
套管换热器结构简单,能承受高压,应用方便(管段数量可根据需要增减).特别是由于套管换热器具有传热系数大、传热驱动力大、能承受高压强的优点,几乎所有在超高压生产过程中使用的换热器(如3000大气压的高压聚乙烯生产过程)都是套管式的。
管壳式换热器管壳式(又称列管式)换热器是最典型的间壁式换热器。它在工业上有着悠久的应用历史,在所有换热器中仍占据主导地位。
管壳式换热器主要由壳体、管束、管板和封头组成。壳体多为圆形,内部设有平行管束,管束两端固定在管板上。
两种流体在管壳换热器中换热,一种在管内流动,其行程称为管程;一种在管外流动,其行程称为壳程。管束的墙面为传热面。通常在壳体内安装一定数量的横向折流挡板,以提高管外流体的供热系数。折流齿轮板不仅可以防止流体短路,提高流体速度,还可以迫使流体按照规定的路径多次通过管束,大大提高湍流程度。常用的档板有两种:圆缺形和圆盘形,前者应用更广泛.。管内流体每次通过管束称为管程,每次通过壳体称为壳程。为提高管道内流体的速度,可在两端封头内设置适当的隔板,将所有管道均匀分隔成若干组。通过这种方式,流体每次只能通过部分管道来回管束多次,称为多管程。同样,为了提高管道外流速,可以在壳体内安装纵向档板,使流体多次通过壳体空间,称为多壳程。在管壳式换热器中,由于管内外流体温度不同,壳体和管束的温度也不同。如果两者之间的温差很大,换热器内部会有很大的热应力,可能会使管道弯曲、断裂或松动。因此,当管束与壳体温差超过50℃时,应采取适当的温差补偿措施,消除或减少热应力。2、混合热交换器混合热交换器依靠冷热流体直接接触进行传热。这种传热方法避免了传热壁及其两侧的污垢热阻。只要流体之间的接触良好,就会有很大的传热速率。因此,混合热交换器可用于允许流体混合的场合,如气体洗涤和冷却、循环水冷却、蒸汽水混合加热、蒸汽冷凝等。其应用广泛应用于化工冶金企业、动力工程、空调工程等多个生产部门。根据不同的用途,混合热交换器可分为以下不同类型:(1)冷却塔(或冷水塔)在本设备中,采用自然通风或机械通风的方法,生产中提高温度的水冷却后回收,以提高系统的经济效益。例如,热电厂或核电站的循环水和合成氨生产中的冷却水在水冷却塔冷却后被广泛应用于实际工程中。(2)气体洗涤塔(或洗涤塔)在工业上用这种设备洗涤气体有各种目的,比如用液体吸收气体混合物中的某些成分,去除气体中的灰尘,加湿或干燥气体。但其最广泛的用途是冷却气体,而冷却液主要用于水。喷淋室广泛应用于空调工程中,可视为其特殊形式。喷淋室不仅可以像气体洗涤塔一样冷却空气,还可以加热空气。但也存在水质要求高、占地面积大、水泵能耗高等缺点:因此,喷淋室在一般建筑中不再常用或仅用作加湿设备。然而,纺织厂、卷烟厂等仍被广泛用于调节湿度的主要目的!(3)在本设备中,喷射式热交换器将高压流体从喷嘴喷出,形成高速。低压流体引入混合室直接接触喷射进行传热,并一起进入扩散管,在扩散管出口达到相同的压力和温度后交付给用户。(4)混合冷凝器一般采用水与蒸汽直接接触的方式冷凝蒸汽。3.蓄热式换热器蓄热式换热器用于蓄热式换热。固体填充物用于储存热量。火格子一般用耐火砖(有时用金属波形带等)砌成。).换热分为两个阶段。第一阶段,热气通过火格子将热量传递给火格子并储存。第二阶段,冷空气通过火格子加热,接受火格子储存的热量。这两个阶段交替进行。两个蓄热器通常交替使用,即当热气体进入一个装置时,冷气体进入另一个装置。常用于冶金工业,如炼钢平炉蓄热室。也用于化工行业,如煤气炉中的空气预热器或燃烧室,以及人造石油厂中的蓄热裂化炉。蓄热式换热器一般用于对介质混合要求较低的场合。