按照换热器的传热方式,换热器可分为三大类:
直接接触式换热器,也叫混合式换热器,是冷热流体进行直接接触并换热的设备。通常情况下,直接接触的两种流体是气体和汽化压力较低的液体;
蓄能式换热器的工作原理,是利用固体物质的导热特性,具体而言,热介质先将固体物质加热到一定温度,冷介质再从固体物质获得热量,通过此过程可实现热量的传递;
间壁式换热器,也是利用了中介物的热传导,冷、热两种介质被固体间壁隔开,并通过间壁进行热量交换。对于供热企业而言,间壁式换热器的应用为广泛。根据结构的不同,它还可划分为管式换热器、板式换热器和热管换热器。
浮头式换热器
浮头换热器有一端管板不与外壳连为一体,可以沿轴向自由浮动。这种结构不但完全消除了热应力的影响,且由于固定端的管板以法兰与壳体连接,整个管束可以从壳体中抽出,因此便于清洗和检修。故浮头式换热器应用比较普遍,但其结构比较复杂,造价较高。
优点
当换热管与壳体有温差存在,壳体或换热管膨胀时,互不约束,不会产生温差应力。
管束可从壳体内抽出,便于管内和管间的清洗。
缺点
结构较复杂,用材量大,造**。
浮头盖与浮动管板之间若密封不严,发生内漏,造成两种介质的混合。
换热器作为工艺过程**的单元设备,广泛地应用于石油、化工、动力、轻工、机械、冶金、交通、制药等工程领域中。据统计,在现代石油化工企业中,换热器投资约占装置建设总投资的30%~40%;在合成氨厂中,换热器约占全部设备总台数的40%。由此可见,换热器对整个企业的建设投资及经济效益有着重要的影响。
热管换热器
热管是由一根抽除不凝性气体的密封金属管内充以一定量的某种工作液体而成。工作液体在热端吸收热量而沸腾汽化,产生的蒸汽流至冷端冷凝放出潜热,冷凝液回至热端,再次沸腾汽化。如此反复循环,热量不断从热端传至冷端。
热管传热通过沸腾汽化、蒸汽流动和蒸汽冷凝三步进行,由于沸腾和冷凝的对流传热强度很大,两端管表面比管截面大很多,而蒸汽流动阻力损失又较小,因此热管两端温差可以很小。由于其导热能力好,非常适用于低温差传热以及某些等温性要求高的场合。
优点
结构简单,使用寿命长,工作可靠。
具有较高的导热性、良好的等温性。
冷热两侧的传热面积可任意改变、可远距离传热、可控制温度。
缺点
抗氧化、耐高温性能较差。
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