一、高温换热器
冷凝式燃气热水器是一种高效节能环保型热水器。它有两个换热器,除具有普通燃气热水器的显热换热器外,还多一个冷凝换热器(或称潜热换热器)。
工作时,高温烟气由下至上经过显热换热器和冷凝换热器;而水流方向正好相反,先经过冷凝换热器,再到显热换热器。
冷水在冷凝换热器吸收高温烟气余热后,再进入主换热器吸收火焰显热,两部分热量叠加使它的热效率远高于普通热水器
二、热管式换热器
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。
换热器的应用广泛,日常生活中取暖用的暖气散热片、汽轮机装置中的凝汽器和航天火箭上的油冷却器等,都是换热器。它还广泛应用于化工、石油、动力和原子能等工业部门。它的主要功能是保证工艺过程对介质所要求的特定温度,同时也是提高能源利用率的主要设备之一。
换热器既可是一种单独的设备,如加热器、冷却器和凝汽器等;也可是某一工艺设备的组成部分,如氨合成塔内的热交换器。
由于制造工艺和科学水平的限制,早期的换热器只能采用简单的结构,而且传热面积小、体积大和笨重,如蛇管式换热器等。随着制造工艺的发展,逐步形成一种管壳式换热器,它不仅单位体积具有较大的传热面积,而且传热效果也较好,长期以来在工业生产中成为一种典型的换热器。
二十世纪20年代出现板式换热器,并应用于食品工业。以板代管制成的换热器,结构紧凑,传热效果好,因此陆续发展为多种形式。30年代初,瑞典首次制成螺旋板换热器。接着英国用钎焊法制造出一种由铜及其合金材料制成的板翅式换热器,用于飞机发动机的散热。30年代末,瑞典又制造出第一台板壳式换热器,用于纸浆工厂。在此期间,为了解决强腐蚀性介质的换热问题,人们对新型材料制成的换热器开始注意。
60年代左右,由于空间技术和尖端科学的迅速发展,迫切需要各种高效能紧凑型的换热器,再加上冲压、钎焊和密封等技术的发展,换热器制造工艺得到进一步完善,从而推动了紧凑型板面式换热器的蓬勃发展和广泛应用。此外,自60年代开始,为了适应高温和高压条件下的换热和节能的需要,典型的管壳式换热器也得到了进一步的发展。70年代中期,为了强化传热,在研究和发展热管的基础上又创制出热管式换热器。
换热器按传热方式的不同可分为混合式、蓄热式和间壁式三类。
混合式换热器是通过冷、热流体的直接接触、混合进行热量交换的换热器,又称接触式换热器。由于两流体混合换热后必须及时分离,这类换热器适合于气、液两流体之间的换热。例如,化工厂和发电厂所用的凉水塔中,热水由上往下喷淋,而冷空气自下而上吸入,在填充物的水膜表面或飞沫及水滴表面,热水和冷空气相互接触进行换热,热水被冷却,冷空气被加热,然后依靠两流体本身的密度差得以及时分离。
蓄热式换热器是利用冷、热流体交替流经蓄热室中的蓄热体(填料)表面,从而进行热量交换的换热器,如炼焦炉下方预热空气的蓄热室。这类换热器主要用于回收和利用高温废气的热量。以回收冷量为目的的同类设备称蓄冷器,多用于空气分离装置中。
间壁式换热器的冷、热流体被固体间壁隔开,并通过间壁进行热量交换的换热器,因此又称表面式换热器,这类换热器应用最广。
间壁式换热器根据传热面的结构不同可分为管式、板面式和其他型式。管式换热器以管子表面作为传热面,包括蛇管式换热器、套管式换热器和管壳式换热器等;板面式换热器以板面作为传热面,包括板式换热器、螺旋板换热器、板翅式换热器、板壳式换热器和伞板换热器等;其他型式换热器是为满足某些特殊要求而设计的换热器,如刮面式换热器、转盘式换热器和空气冷却器等。
换热器中流体的相对流向一般有顺流和逆流两种。顺流时,入口处两流体的温差最大,并沿传热表面逐渐减小,至出口处温差为最小。逆流时,沿传热表面两流体的温差分布较均匀。在冷、热流体的进出口温度一定的条件下,当两种流体都无相变时,以逆流的平均温差最大顺流最小。
在完成同样传热量的条件下,采用逆流可使平均温差增大,换热器的传热面积减小;若传热面积不变,采用逆流时可使加热或冷却流体的消耗量降低。前者可节省设备费,后者可节省操作费,故在设计或生产使用中应尽量采用逆流换热。
当冷、热流体两者或其中一种有物相变化(沸腾或冷凝)时,由于相变时只放出或吸收汽化潜热,流体本身的温度并无变化,因此流体的进出口温度相等,这时两流体的温差就与流体的流向选择无关了。除顺流和逆流这两种流向外,还有错流和折流等流向。
在传热过程中,降低间壁式换热器中的热阻,以提高传热系数是一个重要的问题。热阻主要来源于间壁两侧粘滞于传热面上的流体薄层(称为边界层),和换热器使用中在壁两侧形成的污垢层,金属壁的热阻相对较小。
增加流体的流速和扰动性,可减薄边界层,降低热阻提高给热系数。但增加流体流速会使能量消耗增加,故设计时应在减小热阻和降低能耗之间作合理的协调。为了降低污垢的热阻,可设法延缓污垢的形成,并定期清洗传热面。
一般换热器都用金属材料制成,其中碳素钢和低合金钢大多用于制造中、低压换热器;不锈钢除主要用于不同的耐腐蚀条件外,奥氏体不锈钢还可作为耐高、低温的材料;铜、铝及其合金多用于制造低温换热器;镍合金则用于高温条件下;非金属材料除制作垫片零件外,有些已开始用于制作非金属材料的耐蚀换热器,如石墨换热器、氟塑料换热器和玻璃换热器等。
三、管式换热器和板式换热器的优缺点
1.壳管式换热器适用于各种工况的加热器,冷却器,冷凝器,蒸发器以及多介质换热但在压力不高,温度不高时,一般用其它形式换热器,设备更紧凑
2.可拆板式换热器使用温度不超过150度, 压力不超过1.6MPa的各种加热器,冷却器冷凝器,油冷却器,水水换热器。其传热系数高,体积小。
3.钎焊板式换热器使用温度不超过250度,压力不超过3.5MPa的冷凝器,蒸发器,油冷却器油加热器,气体冷却器
四、换热器
换热器一般有四个接口,其中两个接口是热源的进、出口,使用时先将换热器热源的进、出口找准并连接好;另外两个接口就是使用热水的进、出口,安装时先将凉水(自来水)接入换热器冷水进口,再用管道将热水引出来,接上热水龙头,一般冷水接入前要接一个单向阀,再接一个球阀,球阀一般是常开的,用热水时打开热水龙头即可。
五、换热器板式换热器换热设备
一、间壁式
间壁式热交换器包括夹套式热交换器、沉浸式蛇管热交换器、喷淋式热交换器、管壳式热交换器、板式热交换器。今天,我们着重看一下管式的跟板式的两种最常用的。
1、管壳式(又称列管式) 热交换器主要有壳体、管束、管板和封头等部分组成,壳体多呈圆形,内部装有平行管束或者螺旋管,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。
2、板式热交换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。主体结构由换热板片以及板间的胶条组成。板式热交换器因为他独有的优势,在很多行业中已经取代了管壳式的热交换器的地位(关于板式换热器比较管式换热器的优势大家可以点击以下链接进行查看http://www.cqhheat.com/faq/80.html)。
二、蓄热式
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。
三、混合式
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。按照用途的不同可将混合式热交换器分为以下几种类型:
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。
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。
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。
六、回热式换热器
答:火力发电厂常用的换热器(1)冷热流体分别于换热器壁内、外流动,通过管壁进行热交换,而流体本身不相互接触,这种换热器称为表面式换热器。
例如锅炉的大部分受热面,如省煤器、管式空气预热器以及汽轮机的回热加热器、油冷却器等。
(2)冷热流体相互混合,伴随热交换的同时质量也混合,这种换热器称为混合式换热器。例如冷却塔、除氧器和锅炉的喷水减温器。
(3)冷热流体周期交替经过蓄热元件实现换热的换热器称为蓄热式换热器。例如回转式空气预热器等。
七、换热器的原理
圆块孔式石墨换热器由柱形不渗透性石墨换热块、石墨上下盖和其间的氟氧橡胶(或柔性石墨)o型圈及金属外壳、压盖等组装而成。是目前较先进、性能较优越的一种石墨换热器。
圆柱形石墨换热块有较高的结果强度,并易与解决密封问题;在密封中采用氟橡胶(或柔性石墨)o型圈密封介质,加装压力弹簧作为热胀冷缩的自动补偿,以起到密封保持作用;采用短通道提高紊流程度使设备结构度高、耐温耐压性能强、抗热冲击性能好、体积利用率高、传热效果好并便于装拆检修。
设备纵向孔走腐蚀性介质,横向孔走非腐蚀性介质。