換熱器的類型、用途及特點

　　1.1 換熱器的用途

　　把熱量從熱流體傳遞到了冷流體的設(shè)備稱為換熱設(shè)備。它是化工、煉油、動力、食

　　品、輕工、原子能、制藥及其他許多部門廣泛使用的一種通用設(shè)備。在化工廠中，

　　換熱設(shè)備的投資約占總投資的 10% ～20% ；在煉油廠中，約占總投資的35% ～

　　40%。

　　在工業(yè)生產(chǎn)中，換熱設(shè)備的主要作用是使熱量由溫度較高的流體傳遞給溫度較低的

　　流體，使流體溫度達(dá)到工藝流程規(guī)定的指標(biāo)，以滿足工藝流程上的需要，此外，換

　　熱設(shè)備也是回收余熱、廢熱特別是地位熱能的有效裝置,例如，煙道氣（約 200 ～

　　300℃ ）、高爐爐氣（約1500℃ ）、需要冷卻的化學(xué)反應(yīng)工藝氣（300 ～

　　1000℃ ）等的余熱，通過余熱鍋爐可生產(chǎn)壓力蒸汽，作為供熱、供汽、供電和動

　　力的輔助能源，從而提高熱能的總利用率，降低燃料消耗和電耗，提高工業(yè)生產(chǎn)經(jīng)

　　濟(jì)效益。

　　在工業(yè)設(shè)備中，由于用途、工作條件和物料特性的不同，出現(xiàn)了各種不同形式和結(jié)

　　構(gòu)的換熱設(shè)備[1]。

　　1.2 換熱器的類型及特點

　　換熱器按作用原理可分為以下幾類[2]

　　（1 ）直接接觸式換熱器

　　這類換熱器又稱為混合式換熱器，它是利用了冷、熱流體直接接觸，彼此混合進(jìn)行

　　換熱的換熱器。如冷卻塔、氣壓冷凝器等。為增加流體的接觸面積，已達(dá)到充分換

　　熱，在設(shè)備中常放置填料和柵板，通常采用塔狀結(jié)構(gòu)。直接接觸式換熱器具有傳熱

　　效率高、單位容積提供的傳熱面積大、設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、價格便宜等優(yōu)點，但僅適用

　　于工藝上允許兩種流體混合的場合。

　?。? ）蓄熱式換熱器

　　這類換熱器又稱為回?zé)崾綋Q熱器，它是借助于由固體（如固體填料或多孔性格子磚

　　等）構(gòu)成的蓄熱體與流體和冷流體交替接觸，把熱量從熱流體傳遞給冷流體的換熱

　　器。在換熱器內(nèi)首先由熱流體通過，把熱量積蓄在蓄熱體中，然后由冷流體通過，

　　由蓄熱器把熱量釋放給冷流體。由于兩種流體交替與蓄熱體接觸，因此不可避免地

　　會使兩種流體少量混合。若兩種流體不允許有混合，則不能采用蓄熱式換熱器。蓄

　　熱式換熱器結(jié)構(gòu)簡單、價格便宜、單位體積換熱面大，故較適合用于氣-氣熱交換

　　的場合。如回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器就是一種蓄熱式換熱器。

　　（3 ）間壁式換熱器

　　這類換熱器又稱為表面式換熱器。它是利用間壁將進(jìn)行熱交換的冷熱兩種流體隔開 ，

　　互不接觸，熱量由熱流體通過間壁傳遞給冷流體的換熱器。間壁式換熱器是工業(yè)生

　　產(chǎn)中應(yīng)用*廣泛的換熱器，其形式多種多樣，如常見的管殼式換熱器和板式換熱器

　　都屬于間壁式換熱器。

　　（4 ）中間載熱體式換熱器

　　這類換熱器是把兩個間壁式換熱器由在其中循環(huán)的載熱體連接起來的換熱器。載熱

　　體在高溫流體換熱器和低溫流體換熱器之間循環(huán) ，在高溫流體換熱器中吸收熱量，

　　在低溫流體換熱器中把熱量釋放給低溫物體，如熱管式換熱器。

　　其中,用得*多的為間壁式換熱器。

　　1.3 間壁式換熱器的分類及特點

　　間壁式換熱器又可分為管殼式換熱器，板面式換熱器。管式換熱器按傳熱管的結(jié)構(gòu)

　　形式不同大致可分為蛇管換熱器、套管換熱器、纏繞管換熱器和管殼式換熱器。

　　管式換熱器 雖然在換熱效率、結(jié)構(gòu) 緊湊性（換熱器在單位體積中的傳熱面積

　　m2/m3 ）和單位傳熱面積的金屬消耗量（kg/m2 ）等方面都如其他新型換熱器，

　　但它具有結(jié)構(gòu)堅固、可靠、適應(yīng)性強(qiáng)、 于制造、能承受較高的操作壓力和溫度等

　　優(yōu)點。在高溫、高壓和大型換熱器中，管式換熱器仍占**優(yōu)勢 ，是目前使用*廣

　　泛的一類換熱器。

　　蛇管式換熱器按使用狀態(tài)的不同分為沉浸式蛇管換熱器和噴淋式蛇管兩種。沉浸式

　　蛇管的特點是 ：結(jié)構(gòu)簡單，造價低廉 ，操作敏感性較小 ，管子可承受較大的流體介

　　質(zhì)壓力。但是，由于管外流體的流速很小 ，因而傳熱系數(shù)小 ，傳熱效率低，需要的

　　傳熱面積大，設(shè)備顯得笨重。沉浸式蛇管換熱器常用于高壓流體的冷卻，以及反應(yīng)

　　器的傳熱元件。

　　噴淋式蛇管換熱器 ：將蛇管成排地固定在鋼架上，被冷卻的流體在管內(nèi)流動，冷卻

　　水有管排上方的噴淋裝置均勻淋下。與沉浸式相比較，噴淋式蛇管換熱器的主要優(yōu)

　　點是管外流體的傳熱系數(shù)大，且便于檢修和清洗。其缺點是體積龐大，冷卻水用量

　　較大，有時噴淋效果不夠理想。

　　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型彎管

　　將它們連結(jié)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。

　　套管式換熱器的優(yōu)點是 ：結(jié)構(gòu)簡單，工作適應(yīng)范圍大，換熱面積增減方便，兩側(cè)流

　　體均可提高流速 ，使傳熱面的兩側(cè)都可有較高

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