换热器换热原理(换热器的构造及工作原理)

海潮机械 2023-01-29 03:33 编辑:admin 183阅读

1. 换热器的构造及工作原理

板式换热器是用薄金属板压制成具有一定波纹形状的换热板片,然后叠装,用夹板、螺栓紧固而成的一种换热器。

各种板片之间形成薄矩形通道,通过半片进行热量交换。

工作流体在两块板片间形成的窄小而曲折的通道中流过。冷热流体依次通过流道,中间有一隔层板片将流体分开,并通过此板片进行换热。 板式换热器的结构及换热原理决定了其具有结构紧凑、占地面积小、传热效率高、操作灵活性大、应用范围广、热损失小、安装和清洗方便等特点。

2. 换热器工作原理和结构图

乙二醇冷水机组,顾名思义,就是以乙二醇作为冷水机的载冷剂的冷水机组。

有时候载冷液体需要到0℃以下,如果用水载冷会结冰的,加点防冻的液体可以避免结冰,乙二醇可以防冻。

全空气系统中,冬季室外温度过低的时间,利用冷却塔给内区直接供冷的空调方式不易实现。此时,可以将室外冷空气作为冷源,用乙二醇溶液作载冷剂,将室外的自然冷源引入室内给内区供冷。需要给外区供热而给内区供冷时,关闭冷水机组,仍然用锅炉或城市热水作为热源给外区供热。

乙二醇溶液制冷的工作原理:

在室外安装板式换热器,由风机将室外的冷空气引入板式换热器,乙二醇溶液和室外冷空气在板式换热器中进行热交换。被冷却的乙二醇溶液进入内区的空调机组,在机组中与混合空气(新、回风进行混合后的空气)进行热交换,混合空气被冷却,温度降低后进入内区房间,给内区房间供冷。乙二醇溶液温度升高,再次回到室外的板式换热器中,与室外的冷空气进行热交换,温度降低后继续循环。这种热交换方式经常用在热回收系统中。乙二醇和高温排风进行热交换,温度升高后,进入新风机柜,给新风进行预热。从而,回收排风中的热量给新风加热,节约电能,节省运行费。

这种将乙二醇溶液作为载冷剂,引入室外冷空气中的冷量给内区供冷的方式是一种很节能的空调方式。只需在室外装设一台板式换热器,运行时,冷水机组关闭,只开启风机和空调机组就能够引入天然冷源给内区供冷,节约了电能,减少了运行费用。但是,在利用室外冷量给内区供冷的过程中,冷空气要与乙二醇进行热交换,乙二醇再与混合空气进行热交换,经过两次热交换后,冷量损失较大,换热效率不高,一般低于60% 。

3. 换热器的基本结构

1.固定管板式:结构简单,承压高,管程易清洁,可能产生较大热应力;适用壳侧介质清洁;管、壳温差不大或大 但壳侧压力不高。

2.浮头式:结构复杂,无热应力、管间和管内清洗方便,密封要求高。适用壳侧结垢及大温差。3.U形管式:结构比较简单,内层管不能更换;适用管内清洁、高温高压。4.填料函式:结构简单,管间和管内清洗方便,填料处易泄漏;适用4MPa以下,温度受限制。

4. 换热器的构造及工作原理图解

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,又称热交换器。换热器是化工,石油,动力,食品及其它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作为加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器等,应用更加广泛。

换热设备因其用途不同,类型繁多,性能不一,但均可归结为管壳式结构和板式结构两大类。二.换热器的工作原理换热器是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备,即在一个大的密闭容器内装上水或其他介质,而在容器内有管道穿过。让热水从管道内流过。

由于管道内热水和容器内冷热水的温度差,会形成热交换,也就是初中物理的热平衡,高温物体的热量总是向低温物体传递,这样就把管道里水的热量交换给了容器内的冷水,换热器又称热交换器。三.机械结构形式换热器的分类良多,可以按传热原理、结构和用途等进行分类,按其结构分类主要有管壳式和板式两种。

根据冷、热流体热量交换的原理和方式基本上可分三大类即:间壁式、混合式和蓄热式。1、间壁式换热器的类型夹套式换热器这种换热器是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。

沉浸式蛇管换热器这种换热器是将金属管弯绕成各种与容器相适应的形状,并沉浸在容器内的液体中.蛇管换热器的优点是结构简单,能承受高压,可用耐腐蚀材料制造;其缺点是容器内液体湍动程度低,管外给热系数小.为提高传热系数,容器内可安装搅拌器。

喷淋式换热器这种换热器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,这种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.因此,和沉浸式相比,喷淋式换热器的传热效果大有改善。

套管式换热器套管式换热器是由直径不同的直管制成的同心套管,并由U形弯头连接而成.在这种换热器中,一种流体走管内,另一种流体走环隙,两者皆可得到较高的流速,故传热系数较大.另外,在套管换热器中,两种流体可为纯逆流,对数平均推动力较大。

套管换热器结构简单,能承受高压,应用亦方便(可根据需要增减管段数目).特别是由于套管换热器同时具备传热系数大,传热推动力大及能够承受高压强的优点,在超高压生产过程(例如操作压力为3000大气压的高压聚乙烯生产过程)中所用的换热器几乎全部是套管式。

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,它在工业上的应用有着悠久的历史,而且至今仍在所有换热器中占据主导地位。

管壳式换热器主要有壳体、管束、管板和封头等部分组成,壳体多呈圆形,内部装有平行管束,管束两端固定于管板上。

在管壳换热器内进行换热的两种流体,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。管束的壁面即为传热面。为提高管外流体给热系数,通常在壳体内安装一定数量的横向折流档板。折流档板不仅可防止流体短路,增加流体速度,还迫使流体按规定路径多次错流通过管束,使湍动程度大为增加。常用的档板有圆缺形和圆盘形两种,前者应用更为广泛.。流体在管内每通过管束一次称为一个管程,每通过壳体一次称为一个壳程。为提高管内流体的速度,可在两端封头内设置适当隔板,将全部管子平均分隔成若干组。这样,流体可每次只通过部分管子而往返管束多次,称为多管程。同样,为提高管外流速,可在壳体内安装纵向档板使流体多次通过壳体空间,称多壳程。在管壳式换热器内,由于管内外流体温度不同,壳体和管束的温度也不同。如两者温差很大,换热器内部将出现很大的热应力,可能使管子弯曲,断裂或从管板上松脱。因此,当管束和壳体温度差超过50℃时,应采取适当的温差补偿措施,消除或减小热应力。2、混合式换热器混合式热交换器是依靠冷、热流体直接接触而进行传热的,这种传热方式避免了传热间壁及其两侧的污垢热阻,只要流体间的接触情况良好,就有较大的传热速率。故凡允许流体相互混合的场合,都可以采用混合式热交换器,例如气体的洗涤与冷却、循环水的冷却、汽-水之间的混合加热、蒸汽的冷凝等等。它的应用遍及化工和冶金企业、动力工程、空气调节工程以及其它许多生产部门中。按照用途的不同,可将混合式热交换器分成以下几种不同的类型:(1)冷却塔(或称冷水塔)在这种设备中,用自然通风或机械通风的方法,将生产中已经提高了温度的水进行冷却降温之后循环使用,以提高系统的经济效益。例如热力发电厂或核电站的循环水、合成氨生产中的冷却水等,经过水冷却塔降温之后再循环使用,这种方法在实际工程中得到了广泛的使用。(2)气体洗涤塔(或称洗涤塔)在工业上用这种设备来洗涤气体有各种目的,例如用液体吸收气体混合物中的某些组分,除净气体中的灰尘,气体的增湿或干燥等。但其最广泛的用途是冷却气体,而冷却所用的液体以水居多。空调工程中广泛使用的喷淋室,可以认为是它的一种特殊形式。喷淋室不但可以像气体洗涤塔一样对空气进行冷却,而且还可对其进行加热处理。但是,它也有对水质要求高、占地面积大、水泵耗能多等缺点:所以,目前在一般建筑中,喷淋室已不常使用或仅作为加湿设备使用。但是,在以调节湿度为主要目的的纺织厂、卷烟厂等仍大量使用!(3)喷射式热交换器在这种设备中,使压力较高的流体由喷管喷出,形成很高的速度,低压流体被引入混合室与射流直接接触进行传热,并一同进入扩散管,在扩散管的出口达到同一压力和温度后送给用户。(4)混合式冷凝器这种设备一般是用水与蒸汽直接接触的方法使蒸汽冷凝。3.蓄热式换热器蓄热式换热器用于进行蓄热式换热的设备。内装固体填充物,用以贮蓄热量。一般用耐火砖等砌成火格子(有时用金属波形带等)。换热分两个阶段进行。第一阶段,热气体通过火格子,将热量传给火格子而贮蓄起来。第二阶段,冷气体通过火格子,接受火格子所储蓄的热量而被加热。这两个阶段交替进行。通常用两个蓄热器交替使用,即当热气体进入一器时,冷气体进入另一器。常用于冶金工业,如炼钢平炉的蓄热室。也用于化学工业,如煤气炉中的空气预热器或燃烧室,人造石油厂中的蓄热式裂化炉。蓄热式换热器一般用于对介质混合要求比较低的场合。

5. 换热器的结构及原理

换热器(heatexchanger),是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备,又称热交换器。换热器在化工、石油、动力、食品及其它许多工业生产中占有重要地位,其在化工生产中换热器可作为加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器等,应用广泛。 换热器效率和介质、进口流速、出口流速,换热管规格,换热面积,换热管布置,进出口位置,流体形状,介质进出口温度、压力,换热管材质,流通面积等有关 适用于不同介质、不同工况、不同温度、不同压力的换热器,结构型式也不同,换热器的具体分类如下: 一、按传热原理分类

1、间壁式换热器 间壁式换热器是温度不同的两种流体在被壁面分开的空间里流动,通过壁面的导热和流体在壁表面对流,两种流体之间进行换热。间壁式换热器有管壳式、套管式和其他型式的换热器。间壁式换热器是目前应用最为广泛的换热器。

2、蓄热式换热器 蓄热式换热器通过固体物质构成的蓄热体,把热量从高温流体传递给低温流体,热介质先通过加热固体物质达到一定温度后,冷介质再通过固体物质被加热,使之达到热量传递的目的。蓄热式换热器有旋转式、阀门切换式等。

3、流体连接间接式换热器 流体连接间接式换热器,是把两个表面式换热器由在其中循环的热载体连接起来的换热器,热载体在高温流体换热器和低温流体之间循环,在高温流体接受热量,在低温流体换热器把热量释放给低温流体。

4、直接接触式换热器 又被称为混合式换热器,这种换热器是两种流体直接接触,彼此混合进行换热的设备,例如,冷水塔、气体冷凝器等。

5、复式换热器 兼有汽水面式间接换热及水水直接混流换热两种换热方式的设备。同汽水面式间接换热相比,具有更高的换热效率;同汽水直接混合换热相比具有较高的稳定性及较低的机组噪音。

6. 换热器的工作原理和结构

设计原理

板式换热器由外部框架和换热板片两部分组成,其中核心部件是换热板片,该板片通常由金属薄片压制而成,板身具有规律的波纹形状。

通过叠装,橡胶垫片压紧、螺栓固定等工序,将若干个换热板片按照一定的间隔进行交替排列,再用橡胶进行周边密封,就构成了一套完整的板式换热器。

工作原理

在工作时,各个换热板片之间会形成薄矩形的流体通道,冷热两种换热介质会通过板件四角上的孔洞交错进入这些狭长、曲折的流道,板片上的波纹会增强板的刚度,也会增强流体的湍流程度。两种介质在板片阻隔之间形成并流或者逆流,并通过中间隔层板片进行换热,以达到使用目的。

7. 换热器工艺原理

管式换热器又称管壳式换热器和列管式换热器,管式换热器的工作原理如下:

管壳式换热器有多层导热特性良好的材料叠合而成工作原理和热水器类似。

热水器是由燃气燃烧时产生热而换热器是发热的介质不是明火,换热器内部有两路管道回路,一个是热源另一个是被加热源热源就像热水器燃烧时的火焰如热水或蒸汽等。

被加热源就像热水器里被加热的水。还有热源回路中换热器的热源进口前有一个调节阀通过改变这个阀门的开度就可以调节被加热源的温度。