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换热器的原理和种类

文章出处:网责任编辑:作者:人气:-发表时间:2020-11-07 14:12:00

  换热器作为工艺过程必不可少的单元设备,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。它是一种将热流体的部分热量传递给冷流体的设备,又称热交换器。

  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。

  一. 换热器的传热原理

  

  1、间壁式换热器

  间壁式换热器又叫表面式换热器,是冷热两种流体在被壁面分开的空间里流动,在换热过程中通过壁面的导热和流体在壁表面对流,热量由热流体通过壁面传给冷流体,两种流体之间进行换热。间壁式换热器有管壳式、套管式和其他型式的换热器。

  2、蓄热式换热器

  蓄热式换热器通过多孔填料或基质的短暂能量储存,把热量从高温流体传递给低温流体,热介质先通过加热固体物质达到一定温度后,冷介质再通过固体物质被加热,使之达到热量传递的目的,蓄热式换热器热量的传递都是动态的,同时依赖于位置和时间。蓄热式换热器有旋转式、阀门切换式丶固定床型等。

  3、流体连接间接式换热器

  流体连接间接式换热器,是把两个表面式换热器由在其中循环的热载体连接起来的换热器,热载体在高温流体换热器和低温流体之间循环,在高温流体接受热量,在低温流体换热器把热量释放给低温流体。

  4、直接接触式换热器

  这种换热器是两种流体直接接触,彼此混合进行换热的设备,热量能有效地从一种流体传递到另一种流体,即传热效率高,单位传热面上能传递的热量多。换热器的结构能适应所规定的工艺操作条件,运转安全可靠,密封性好,清洗、检修方便,流体阻力小,又被称为混合式换热器。

  5、混合式换热器

  混合式换热器是通过冷、热流体的直接接触、混合进行热量交换的换热器,又称接触式换热器。由于两流体混合换热后必须及时分离,这类换热器适合于气、液两流体之间的换热。例如,化工厂和发电厂所用的凉水塔中,热水由上往下喷淋,而冷空气自下而上吸入,在填充物的水膜表面或飞沫及水滴表面,热水和冷空气相互接触进行换热,热水被冷却,冷空气被加热,然后依靠两流体本身的密度差得以及时分离。
 


 

  二. 换热器的用途 

 

  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:

  预热器预先加热流体,为工序操作提供标准的工艺参数。

  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:

  蒸发器用于加热流体,达到沸点以上温度,使其流体蒸发,一般有相的变化。

  5、再沸器:

  再沸器是蒸馏过程的专用设备,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。

  三. 换热器的材料分类


  1丶金属材料换热器:

  金属材料换热器是由金属材料制成,常用金属材料有碳钢、合金钢、铜及铜合金、铝及铝合金、钛及钛合金等。
由于金属材料的热导率较大,故该类换热器的传热效率较高,生产中用到的主要是金属材料换热器
 

  2丶非金属材料换热器:

  非金属材料换热器由非金属材料制成,常用非金屑材料有石墨、玻璃、塑料以及陶瓷等。
该类换热器主要用于具有腐蚀性的物料由于非金属材料的热导率较小,所以其传热效率较低。

 


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