換熱器是在不同溫度的兩種或兩種以上流體間實現熱量傳遞的節能設備,對于大面積供熱而言,換熱器的存在必不可少。
按照換熱器的傳熱方式,換熱器可分為三大類:
直接接觸式換熱器,也叫混合式換熱器,是冷熱流體進行直接接觸并換熱的設備。通常情況下,直接接觸的兩種流體是氣體和汽化壓力較低的液體;
蓄能式換熱器的工作原理,是利用固體物質的導熱特性,具體而言,熱介質先將固體物質加熱到一定溫度,冷介質再從固體物質獲得熱量,通過此過程可實現熱量的傳遞;
間壁式換熱器,也是利用了中介物的熱傳導,冷、熱兩種介質被固體間壁隔開,并通過間壁進行熱量交換。對于供熱企業而言,間壁式換熱器的應用廣泛。根據結構的不同,它還可劃分為管式換熱器、板式換熱器和熱管換熱器。
一、管殼式換熱器
管殼式換熱器又稱列管式換熱器。是以封閉在殼體中管束的壁面作為傳熱面的間壁式換熱器。這種換熱器結構較簡單,操作可靠,可用各種結構材料(主要是金屬材料)制造,能在高溫、高壓下使用,是目前應用較廣的類型。
▲管殼式換熱器
根據所采用的補償措施,管殼式換熱器可分為固定管板式換熱器、浮頭式換熱器、U型管式換熱器、填料函式換熱器等四種類型。
二、固定管板式換熱器
固定管板式換熱器是管殼式換熱器的一種。固定管板式換熱器兩端的管板采用焊接的方式與殼體連接,主要由外殼、管板、管束、頂蓋(封頭)等部件構成。
▲固定管板式換熱器
固定管板式換熱器的優點是:
◆結構簡單;
◆在相同的殼體直徑內,排管數最多,旁路最少;
◆每根換熱管都可以進行更換,且管內清洗方便。
固定管板式換熱器的缺點是:
◆殼程不能進行機械清洗;
◆當換熱管與殼體的溫差較大(大于50℃)時會產生溫差應力,解決措施是在殼體上設置膨脹節,因而殼程壓力受膨脹節強度的限制不能太高;
◆只適用于流體清潔且不易結垢,兩流體溫差不大或溫差較大但殼程壓力不高的工作場合。
三、浮頭式換熱器
浮頭換熱器是管殼式換熱器的一種,它有一端管板不與外殼相連,可以沿軸向進行自由浮動,也稱為浮頭。浮頭由浮動管板、鉤圈和浮頭端蓋組成,是可拆連接,管束可從殼體內抽出。
▲浮頭式換熱器
浮頭式換熱器的優點是:
◆若換熱管與殼體有溫差存在,即殼體或換熱管膨脹時,不會產生溫差應力;
◆管束可從殼體內抽出,便于管內和管間的清洗。
浮頭式換熱器的缺點是:
◆結構較復雜,用材量大,造價高;
◆如果浮頭蓋與浮動管板之間密封不嚴,會發生內漏,造成兩種介質的混合。
四、U型管式換熱器
U形管式換熱器是管殼式換熱器的一種,它由管板、殼體、管束等零部件組成。U型管式換熱器的每根管子都彎成U型,進出口分別安裝在同一管板的兩側,封頭用隔板分成兩室,由此,每根管子都可以自由伸縮,而與其他管子和殼體無關。
▲U型管式換熱器
U型管式換熱器的優點是:
◆管束可以自由浮動,無須考慮溫差應力,可用于大溫差場合;
◆它只有一塊管板,法蘭數量少,泄露點少、結構簡單;
◆U型管式換熱器運行可靠,造價低。
U型管式換熱器的缺點是:
◆管內清洗比較困難。由于管子需要有一定的彎曲半徑,管板的利用率較低;
◆管束內層的管間距大,殼程易短路。當管內流速太高時,將會對U形彎管段產生嚴重的沖蝕,影響其使用壽命;
◆內層管若損壞就不能更換,因而報廢率較高。
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