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換熱器的原理和種類

文章出處:網責任編輯:作者:人氣:-發表時間:2020-11-07 14:12:00

  換熱器作為工藝過程必不可少的單元設備,廣泛地應用于石油、化工、動力、輕工、機械、冶金、交通、制藥等工程領域中。它是一種將熱流體的部分熱量傳遞給冷流體的設備,又稱熱交換器。

  據統計,在現代石油化工企業中,換熱器投資約占裝置建設總投資的30%~40%;在合成氨廠中,換熱器約占全部設備總臺數的40%。由此可見,換熱器對整個企業的建設投資及經濟效益有著重要的影響。

  一. 換熱器的傳熱原理

  

  1、間壁式換熱器

  間壁式換熱器又叫表面式換熱器,是冷熱兩種流體在被壁面分開的空間里流動,在換熱過程中通過壁面的導熱和流體在壁表面對流,熱量由熱流體通過壁面傳給冷流體,兩種流體之間進行換熱。間壁式換熱器有管殼式、套管式和其他型式的換熱器。

  2、蓄熱式換熱器

  蓄熱式換熱器通過多孔填料或基質的短暫能量儲存,把熱量從高溫流體傳遞給低溫流體,熱介質先通過加熱固體物質達到一定溫度后,冷介質再通過固體物質被加熱,使之達到熱量傳遞的目的,蓄熱式換熱器熱量的傳遞都是動態的,同時依賴于位置和時間。蓄熱式換熱器有旋轉式、閥門切換式丶固定床型等。

  3、流體連接間接式換熱器

  流體連接間接式換熱器,是把兩個表面式換熱器由在其中循環的熱載體連接起來的換熱器,熱載體在高溫流體換熱器和低溫流體之間循環,在高溫流體接受熱量,在低溫流體換熱器把熱量釋放給低溫流體。

  4、直接接觸式換熱器

  這種換熱器是兩種流體直接接觸,彼此混合進行換熱的設備,熱量能有效地從一種流體傳遞到另一種流體,即傳熱效率高,單位傳熱面上能傳遞的熱量多。換熱器的結構能適應所規定的工藝操作條件,運轉安全可靠,密封性好,清洗、檢修方便,流體阻力小,又被稱為混合式換熱器。

  5、混合式換熱器

  混合式換熱器是通過冷、熱流體的直接接觸、混合進行熱量交換的換熱器,又稱接觸式換熱器。由于兩流體混合換熱后必須及時分離,這類換熱器適合于氣、液兩流體之間的換熱。例如,化工廠和發電廠所用的涼水塔中,熱水由上往下噴淋,而冷空氣自下而上吸入,在填充物的水膜表面或飛沫及水滴表面,熱水和冷空氣相互接觸進行換熱,熱水被冷卻,冷空氣被加熱,然后依靠兩流體本身的密度差得以及時分離。
 


 

  二. 換熱器的用途 

 

  1、加熱器:

  加熱器用于把流體加熱到所需的溫度,被加熱流體在加熱過程中不發生相變。

  2、預熱器:

  預熱器預先加熱流體,為工序操作提供標準的工藝參數。

  3、過熱器:

  過熱器用于加熱飽和蒸汽,使其達到過熱狀態。

  4、蒸發器:

  蒸發器用于加熱流體,達到沸點以上溫度,使其流體蒸發,一般有相的變化。

  5、再沸器:

  再沸器是蒸餾過程的專用設備,用于加熱已冷凝的液體,使之再受熱汽化。

  6、冷卻器:

  冷卻器用于冷卻流體,使之達到所需要的溫度。

  7、冷凝器:

  冷凝器用于冷凝飽和蒸汽,使之放出潛熱而凝結液化。

  三. 換熱器的材料分類


  1丶金屬材料換熱器:

  金屬材料換熱器是由金屬材料制成,常用金屬材料有碳鋼、合金鋼、銅及銅合金、鋁及鋁合金、鈦及鈦合金等。
由于金屬材料的熱導率較大,故該類換熱器的傳熱效率較高,生產中用到的主要是金屬材料換熱器
 

  2丶非金屬材料換熱器:

  非金屬材料換熱器由非金屬材料制成,常用非金屑材料有石墨、玻璃、塑料以及陶瓷等。
該類換熱器主要用于具有腐蝕性的物料由于非金屬材料的熱導率較小,所以其傳熱效率較低。

 


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