五、換熱設備

　　(一)換熱設備分類

　　熱傳遞有3種基本方式：傳導、對流和輻射。換熱器依據不同的傳遞機理設計。在工業(yè)生產中，由于用途、操作條件、載熱體的特性等不同，出現了各種不同形式和結構的換熱器。

　　1.按作用原理或傳熱方式分類

　　(1)混合式換熱器(或稱直接式換熱器)是通過換熱流體的直接接觸與混合作用進行熱量交換的，如蒸汽直接加熱。

　　(2)蓄熱式換熱器。

　　(3)間壁式換熱器。

　　2.按生產中的使用目的分類

　　3.按換熱器所用材料分類

　　4.按換熱器傳熱面的形狀和結構分類

　　(二)幾種常用換熱器

　　常用的換熱器有夾套式、蛇管式、套管式、列管式、板式等。

　　1.夾套式換熱器

　　夾套式換熱器主要用于反應過程的加熱或冷卻。在用蒸汽進行加熱時，蒸汽由上部接管進入夾套，冷凝水則由下部接管流出。作為冷卻器時，冷卻介質(如冷卻水)由夾套下部的接管進入，而由上部的接管流出。

　　該種換熱器的傳熱系數較小，傳熱面又受到容器的限制，因此只適用于傳熱量不太大的場合。為了提高其傳熱性能，可在容器內安裝攪拌器，使容器內液體做強制對流;為了彌補傳熱面的不足，還可在容器內安裝蛇管換熱器。

　　2.蛇管式換熱器

　　蛇管式換熱器可分沉浸式和噴淋式兩種。

　　(1)沉浸式蛇管換熱器。蛇管多以金屬管彎制，制成適應容器要求的形狀，沉浸在容器中。兩種流體分別在蛇管內、外流動而進行熱量交換。這種蛇管換熱器的優(yōu)點是結構簡單，價格低廉，便于防腐，能承受高壓。主要缺點是由于容器的體積較蛇管的體積大得多，故管外流體的對流換熱系數較小，因而總傳熱系數K值也較小。如在容器內加攪拌器或減小管外空間，則可提高傳熱系數。

　　(2)噴淋式蛇管換熱器。多用作冷卻器。固定在支架上的蛇管排列在同一垂直面上，熱流體在管內流動，自最下端管進入，由最上端管流出。冷卻水由最上面的多孔分布管(淋水管)流下，分布在蛇管上，并沿其兩側流至下面的管子表面，最后流入水槽而排出。

　　冷水在各管表面上流過時，與管內流體進行熱交換。這種設備常放置在室外空氣流通處，冷卻水在汽化時，可帶走部分熱量，可提高冷卻效果。它和沉浸式蛇管換熱器相比，具有便于檢修和清洗、傳熱效果較好等優(yōu)點，其缺點是噴淋不易均勻。

　　3.套管式換熱器

　　套管式換熱器系用管件將兩種尺寸不同的標準管連接成為同心圓的套管，然后用180°的回彎管將多段套管串連而成。每一段套管稱為一程，程數可根據傳熱要求而增減，每程的有效長度為4～6m。若管子太長，管中間會向下彎曲，使環(huán)形中的流體分布不均勻。

　　套管式換熱器的優(yōu)點是：構造較簡單;能耐高壓;傳熱面積可根據需要而增減;適當地選擇管子內徑、外徑，可使流體的流速較大，且雙方的流體可做嚴格的逆流，有利于傳熱。缺點是：管間接頭較多，易發(fā)生泄漏;單位換熱器長度具有的傳熱面積較小。故在需要傳熱面積不太大而要求壓強較高或傳熱效果較好時，宜采用套管式換熱器。

　　4.列管式換熱器

　　根據熱補償方法的不同，列管式換熱器有下面幾種形式：

　　(1)固定管板式換熱器�！　�(2)U形管換熱器�！　�(3)浮頭式換熱器�！　∫陨蠋追N類型的列管式換熱器，都有系列標準可供選用。規(guī)格型號中通常標明形式、殼體直徑、傳熱面積、承受的壓強和管程數等。

　　(4)填料函式列管換熱器。該換熱器的活動管板和殼體之間以填料函的形式加以密封。在一些溫差較大、腐蝕嚴重且需經常更換管束的冷卻器中應用較多，其結構較浮頭簡單、制造方便、易于檢修清洗。

　　5.板片式換熱器

　　板片式換熱器的傳熱面是由冷壓成形或經焊接的金屬板材構成。屬于這類的換熱器的有螺旋板式換熱器、板式換熱器和板翅式換熱器等。

　　(1)螺旋板式換熱器

　　(2)板式換熱器

　　(3)板翅式換熱器

　　6.非金屬換熱器

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