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k10-4

§4 换热器的型式和基本构造

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重点内容:

各类换热器的基本结构及其特点。

 

换热器是实现两种或两种以上温度不同的流体相互换热的设备。

一、换热器的类型(按工作原理分类)

间壁式换热器: 是指冷热流体被壁面隔开进行换热的热交换器。如暖风机、燃气加热器、冷凝器、蒸发器;问壁式挨热器种类很多,从构造上主要可分为:管壳式、肋片管式、板式、板翅式、螺旋板式等,其中以前两种用得最为广泛。另外,按流体流动方向可有顺流、逆流、交叉流之分。

混合式换热器: 冷热流体直接接触,彼此混合进行换热,在热交换同时存在质交换,如空调工程中喷淋冷却塔,蒸汽喷射泵等;

回热式换热器: 换热器由蓄热材料构成,并分成两半,冷热流体轮换通过它的一半通道,从而交替式地吸收和放出热量,即热流体流过换热器时,蓄热材料吸收并储蓄热量,温度升高,经过一段时间后切换为冷流体,蓄热材料放出热量加热冷流体。一般用于气体,如锅炉中间转式空气预热器,全热回收式空气调节器等。

 

二、换热器的类型(按介质分类)

- 液型、气 - 液型、气 - 气型。

 

三、各类换热器的经验值及特点

见下表。

换热器类型

传热系数

 K

特点

管壳式热交换器

10-4000

(气 - 气型: 10-450 )

(气 - 液型: 20-700 )

(液 - 液型: -2000 )

(相变: -4000 )

管壳式热交换器结构坚固,易于制造,适应性强,处理能力大,高温、高压情况下亦可以用,换热表面清洗较方便。这一类型换热设备是工业中用得最多,历史最久的一种,是占主导地位的换热设备。

其缺点是材料消耗大,不紧凑。

套管式热交换器(液 - 液型)

10-3000

(气 - 气型: 10-450 )

(气 - 液型: 20-700 )

(液 - 液型: -3000 )

套管式热交换器的优点是结构简单,适用于高温、高压流体,特别是小容量流体的传热。适用于易生污垢的流体。

主要缺点是流动阻力大,金属消耗量多,而且体积大,占地面积大,故多用于传热面积不大的换热器。

螺旋板式热交换器

30-2200

(气 - 液型: 35-70 )

(液 - 液型: -2200 )

(相变: -1980 )

螺旋流道的冲刷效果好,污垢形成速度低,仅是管壳式的 1 / 10 。此外,结构比管壳式紧凑,一般单位体积的传热面积约为管壳式的 20 倍,达 100m 2 / m 3 ,流动阻力较小。使用板材制造,比管材价廉。

缺点是不易清洗 , 维修难,承压能力低,用于压力 10 × 10 5 Pa 以下场合。

板式热交换器

25-7000

(气 - 液型: 25-58 )

(液 - 液型: -4650 )

(相变: -7000 )

板式换热器传热系数高(由两块相邻扳片构成的波纹流道很狭窄,湍流度极高)、阻力相对较小 ( 相对于高传热系数 ) 、结构紧凑、金属消耗量低、拆装清洗方便、传热面可以灵活变更和组合。

肋片管热交换器(气 - 液型)

-50

肋片管亦称翅片管,在管于外壁加肋,肋化系数可达 25 左右.大大增加了空气侧的换热面积,强化了传热。与光管相比,传热系数可提高 1 — 2 倍。这类换热器结构较紧凑,适用于两侧流体表面传热系数相差较大的场合。

板翅式热交换器(气 - 气型)

传热系数最高可达 350

板翅式换热器由于两侧都有翅片,板翅换热器结构非常紧凑,轻巧,每立方米体积中容纳的传热面积可高达 4300m 2 ,承压可达 100x10 5 Pa 。但它容易堵塞,清洗困难,不易检修。它适用于清洁和无腐蚀的流体换热。

换热设备的 K 概略值

⑴气体 - 气体

30

⑵气体 - 水(肋管热交换器,水在管内)

30-60

⑶气体 - 蒸汽(肋管热交换器,蒸汽在管内)

30-300

⑷水 - 水

900-1800

⑸水 - 蒸汽凝结

3000

⑹水 - 油类

100-350

⑺水 - 煤油

350

⑻蒸汽凝结 - 煤油、汽油

300-1200

⑼水 - 氟利昂 12

280-850

⑽水 - 氨

850-1400

 

四、各类换热器结构示意图

1 、管壳式热交换器

2 、套管式 热交换器

3 、螺旋板式热交换器

4 、板式热交换器

5 、肋片管热交换器

6 、板翅式热交换器

 


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