平板式换热器
平板式换热器简称板式换热器,其结构如图片4-46所示。它是由一组长方形的薄金属板平行排列,夹紧组装于支架上面构成。两相邻板片的边缘衬有垫片,压紧后板间形成密封的流体通道,且可用垫片的厚度调节通道的大小。每块板的四个角上,各开一个圆孔,其中有两个圆孔和板面上的流道相通,另两个圆孔则不相通。它们的位置在相邻板上是错开的,以分别形成两流体的通道。冷、热流体交替地在板片两侧流动,通过金属板片进行换热。
板片是板式换热器的**部件。为使流体均匀流过板面,增加传热面积,并促使流体的湍动,常将板面冲压成凹凸的波纹状,波纹形状有几十种,常用的波纹形状有水平波纹、人字形波纹和圆弧形波纹等。
板式换热器的优点是结构紧凑,单位体积设备所提供的换热面积大;组装灵活,可根据需要增减板数以调节传热面积;板面波纹使截面变化复杂,流体的扰动作用增强,具有较高的传热效率;拆装方便,有利于维修和清洗。其缺点是处理量小;操作压力和温度受密封垫片材料性能限制而不宜过高。板式换热器适用于经常需要清洗、工作环境要求十分紧凑,工作压力在2.5 MPa以下,温度在 -35℃~200℃场合。
按换热器的用途分类
(1)加热器:加热器用于把流体加热到所需的温度,被加热流体在加热过程中不发生相变。
(2)预热器:预热器用于流体的预热,以提高整套工艺装置的效率。
(3)过热器:过热器用于加热饱和蒸汽,使其达到过热状态。
(4)蒸发器:蒸发器用于加热液体,使之蒸发汽化。
(5)再沸器:再沸器是蒸馏过程的设备,用于加热已冷凝的液体,使之再受热汽化。
(6)冷却器:冷却器用于冷却流体,使之达到所需要的温度。
(7)冷凝器:冷凝器用于冷凝饱和蒸汽,使之放出潜热而凝结液化。
铜铝复合换热器:这种换热器就是采用复合金属,结合了两种金属的优点,提高了承压能力,质量变轻,兼具铜的耐腐蚀和铝的高热效率。在过了使用换热器的时候,也不用满水保养,既不会氧化也不会碱化,适合供暖系统比较复杂的家庭。因为铜的价格较高,影响了复合材料的成本,导致铜铝复合换热器的价格高,限制了它的使用。
铸铁换热器:铸铁换热器采用铁作为材质,虽然散热性能较好,但是在其他性能上没有上面几种好,而且外观较差、体积大占用面积多、承压低、能耗大,已经渐渐被淘汰。
螺旋板式换热器
螺旋板式换热器,它是由两张间隔一定的平行薄金属板卷制而成的。两张薄金属板形成两个同心的螺旋型通道,两板之间焊有定距柱以维持通道间距,在螺旋板两侧焊有盖板。冷、热流体分别通过两条通道,通过薄板进行换热。
螺旋板式换热器的优点是螺旋通道中的流体由于惯性离心力的作用和定距柱的干扰,在较低雷诺数下即达到湍流,并且允许选用较高的流速,故传热系数大;由于流速较高,又有惯性离心力的作用,流体中悬浮物不易沉积下来,故螺旋板式换热器不易结垢和堵塞;由于流体的流程长和两流体可进行完全逆流,故可在较小的温差下操作,能充分利用低温热源;结构紧凑,单位体积的传热面积约为管壳式换热器的3倍。其缺点是:操作温度和压力不宜太高,目前操作压力为2MPa,温度在400℃以下;因整个换热器为卷制而成,一旦发现泄漏,维修很困难。
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