換熱器(heat exchanger�,是將熱流體的部分熱量傳遞給冷流體的�(shè)備,又稱�交換�。換熱器在化�、石油、動(dòng)�、食品及其它許多工業(yè)生產(chǎn)中占有重要地�,其在化工生�(chǎn)中換熱器可作�加熱��冷卻�、冷凝器�蒸發(fā)�和再沸器等,�(yīng)用廣��
換熱器是一種在不同溫度的兩種或兩種以上流體間實(shí)�(xiàn)物料之間熱量傳遞的節(jié)能設(shè)�,是使熱量由溫度較高的流體傳遞給溫度較低的流�,使流體溫度�(dá)到流程規(guī)定的指標(biāo),以滿足工藝條件的需�,同�(shí)也是提高能源利用率的主要�(shè)備之一。換熱器行業(yè)涉及暖�、壓力容器、中水處理設(shè)�,化工,石油等近30多種�(chǎn)�(yè),相互形成產(chǎn)�(yè)鏈條�
�(shù)�(jù)顯示2010年中國換熱器�(chǎn)�(yè)市場(chǎng)�(guī)模在500億元左右,主要集中于石油、化�、冶�、電�、船�、集中供暖、制冷空�(diào)、機(jī)�、食�、制藥等�(lǐng)�。其�,石油化工領(lǐng)域仍然是換熱器產(chǎn)�(yè)的市�(chǎng),其市場(chǎng)�(guī)模為150億元;電力冶金領(lǐng)域換熱器市場(chǎng)�(guī)模在80億元左右;船舶工�(yè)換熱器市�(chǎng)�(guī)模在40億元以上;機(jī)械工�(yè)換熱器市�(chǎng)�(guī)模約�40億元;集中供暖行�(yè)換熱器市�(chǎng)�(guī)模超�30億元,食品工�(yè)也有�30億元的市�(chǎng)。另外,航天飛行�、半�(dǎo)體器件、核電常�(guī)島核�、風(fēng)力發(fā)電機(jī)�、太陽能光伏�(fā)電、多晶硅生產(chǎn)等領(lǐng)域都需要大量的換熱�,這些市場(chǎng)約有130億元的規(guī)��
國內(nèi)換熱器行�(yè)在節(jié)能增�、提高傳熱效�、減少傳熱面�、降低壓�、提高裝置熱�(qiáng)度等方面的研究取得了顯著成績?;谑汀⒒?、電力、冶�、船�、機(jī)械、食�、制藥等行業(yè)�(duì)換熱器穩(wěn)定的需求增長,我國換熱器行�(yè)在未來一段時(shí)期內(nèi)將保持穩(wěn)定增��2011年至2020年期間,我國換熱器產(chǎn)�(yè)將保持年�10-15%左右的速度增長,到2020年我國換熱器行業(yè)�(guī)模有望達(dá)�1500億元�
適用于不同介�(zhì)、不同工�、不同溫�、不同壓力的換熱�,結(jié)�(gòu)型式也不�,換熱器的具體分類如下:
一、按傳熱原理分類
1、間壁式換熱�
間壁式換熱器是溫度不同的兩種流體在被壁面分開的空間里流動(dòng),通過壁面的導(dǎo)熱和流體在壁表面�(duì)�,兩種流體之間�(jìn)行換�。間壁式換熱器有管殼�、套管式和其他型式的換熱器。間壁式換熱器是目前�(yīng)用最為廣泛的換熱��
2、蓄熱式換熱�
蓄熱式換熱器通過固體物質(zhì)�(gòu)成的蓄熱�,把熱量從高溫流體傳遞給低溫流體,熱介質(zhì)先通過加熱固體物質(zhì)�(dá)到一定溫度后,冷介質(zhì)再通過固體物質(zhì)被加�,使之達(dá)到熱量傳遞的目的。蓄熱式換熱器有旋轉(zhuǎn)�、閥門切換式等�
3、流體連接間接式換熱器
流體連接間接式換熱器,是把兩�(gè)表面式換熱器由在其中循環(huán)的熱載體連接起來的換熱器,熱載體在高溫流體換熱器和低溫流體之間循�(huán),在高溫流體接受熱量,在低溫流體換熱器把熱量釋放給低溫流��
4、直接接觸式換熱�
又被稱為混合式換熱器,這種換熱器是兩種流體直接接觸,彼此混合�(jìn)行換熱的�(shè)�,例如,冷水�、氣體冷凝器��
5、復(fù)式換熱器
兼有汽水面式間接換熱及水水直接混流換熱兩種換熱方式的�(shè)�。同汽水面式間接換熱相比,具有更高的換熱效率;同汽水直接混合換熱相比具有較高的穩(wěn)定性及較低的機(jī)組噪��
二、按用途分�
1、加熱器
加熱器是把流體加熱到必要的溫�,但加熱流體沒有�(fā)生相的變化�
2、預(yù)熱器
�(yù)熱器�(yù)先加熱流�,為工序操作提供�(biāo)�(zhǔn)的工藝參�(shù)�
3、過熱器
過熱器用于把流體(工藝氣或蒸汽)加熱到過熱狀�(tài)�
4、蒸�(fā)�
蒸發(fā)器用于加熱流體,�(dá)到沸�(diǎn)以上溫度,使其流體蒸�(fā),一般有相的變化�
�、按�(jié)�(gòu)分類
可分為:浮頭式換熱器、固定管板式換熱器、U形管板換熱器、板式換熱器��
1、保持管�(wǎng)的清�。無論是在工作前還是工作完成后,都必須對(duì)管網(wǎng)�(jìn)行清潔處�,這樣做的目的是為了避免發(fā)生換熱器堵塞的現(xiàn)�。還要注意及�(shí)�(duì)除污器以及過濾器的清�,讓整�(gè)工作順利完成�
2、嚴(yán)重把�(guān)軟化�。對(duì)于水�(zhì)把關(guān)是相�(dāng)重要的,在�(jìn)行對(duì)軟化水水�(zhì)處理的前提下,首先要�(rèn)真檢查系�(tǒng)中的水和軟化罐水�(zhì)問題,確定合格后方可�(jìn)行注入處��
3、新系統(tǒng)檢驗(yàn)。對(duì)于一些新系統(tǒng)來說,不能馬上與換熱器�(jìn)行交替使�,首先需把新的系�(tǒng)在指定的�(shí)間段�(yùn)行,讓它有了一�(gè)�(yùn)行模式后,此�(shí)方可以把換熱器并入系�(tǒng)中使�,這樣做的目的完全是為了避免管�(wǎng)中的雜質(zhì)破壞換熱器設(shè)備�
概述
換熱器在石油、化工、輕�、制藥、能源等工業(yè)生產(chǎn)�,常常用作把低溫流體加熱或者把高溫流體冷卻,把液體汽化成蒸汽或者把蒸汽冷凝成液�。換熱器既可是一種單元設(shè)�,如加熱器、冷卻器和凝汽器�;也可是某一工藝�(shè)備的組成部分,如氨合成塔�(nèi)的換熱器。換熱器是化工生�(chǎn)中重要的單元�(shè)�,根�(jù)�(tǒng)�(jì),熱交換器的噸位約占整�(gè)工藝�(shè)備的20%有的甚至高達(dá)30%,其重要性可想而知�
管殼�
管殼式換熱器是一�(gè)量大而品種繁多的�(chǎn)品,迫切需要新的耐磨�、耐腐蝕、高�(qiáng)度材�。我國在�(fā)展不銹鋼銅合金復(fù)合材�、鋁鎂合金及碳化硅等非金屬材料等方面都有不同程度的�(jìn)�,其中尤以鈦材發(fā)展較�。鈦�(duì)海水、氯�、醋酸等有較好的抗腐蝕能�,如再強(qiáng)化傳熱,效果將更�,一些制造單位已較好的掌握了鈦材的加工制造技�(shù)。對(duì)材料的噴�,我國已從國外引�(jìn)生產(chǎn)�。鋁鎂合金具有較高的抗腐蝕性和�(dǎo)熱�,價(jià)格比鈦材便宜,應(yīng)予注�。國�(nèi)在節(jié)能增效等方面改�(jìn)換熱器性能,提高傳熱效�,減少傳熱面積降低壓�,提高裝置熱�(qiáng)度等方面的研究取得了顯著成績。換熱器的大量使用有效的提高了能源的利用�,使企業(yè)成本降低,效益提��
間壁�
夾套式換熱器�
這種換熱器是在容器外壁安裝夾套制成,�(jié)�(gòu)�(jiǎn)�;但其加熱面受容器壁面限制,傳熱系數(shù)也不�.為提高傳熱系�(shù)且使釜內(nèi)液體受熱均勻,可在釜�(nèi)安裝攪拌�.�(dāng)夾套中通入冷卻水或無相變的加熱劑時(shí),亦可在夾套中設(shè)置螺旋隔板或其它增加湍動(dòng)的措�,以提高夾套一�(cè)的給熱系�(shù).為補(bǔ)充傳熱面的不足,也可在釜�(nèi)部安裝蛇�. 夾套式換熱器廣泛用于反應(yīng)過程的加熱和冷卻�
沉浸式蛇管換熱器�
這種換熱器是將金屬管彎繞成各種與容器相適�(yīng)的形狀,并沉浸在容器內(nèi)的液體中.蛇管換熱器的�(yōu)�(diǎn)是結(jié)�(gòu)�(jiǎn)單,能承受高�,可用耐腐蝕材料制�;其缺點(diǎn)是容器內(nèi)液體湍動(dòng)程度低,管外給熱系數(shù)�.為提高傳熱系�(shù),容器內(nèi)可安裝攪拌器�
噴淋式換熱器�
這種換熱器是將換熱管成排地固定在鋼架�,熱流體在管�(nèi)流動(dòng),冷卻水 從上方噴淋裝置均勻淋�,故也稱噴淋式冷卻器.噴淋式換熱器的管外是一層湍�(dòng)程度較高的液膜,管外給熱系數(shù)較沉浸式增大很多.另外,這種換熱器大多放置在空氣流通之�,冷卻水的蒸�(fā)亦帶走一部分熱量,可起到降低冷卻水溫度,增大傳熱推�(dòng)力的作用.因此,和沉浸式相�,噴淋式換熱器的傳熱效果大有改善�
套管式換熱器套管式換熱器是由直徑不同的直管制成的同心套管,并由U形彎頭連接而成.在這種換熱器中,一種流體走管內(nèi),另一種流體走�(huán)�,兩者皆可得到較高的流�,故傳熱系數(shù)較大.另外,在套管換熱器中,兩種流體可為純逆流,對(duì)�(shù)平均推動(dòng)力較大。套管換熱器�(jié)�(gòu)�(jiǎn)�,能承受高壓,應(yīng)用亦方便(可根�(jù)需要增減管段數(shù)�). 特別是由于套管換熱器同時(shí)具備傳熱系數(shù)�,傳熱推�(dòng)力大及能夠承受高壓強(qiáng)的優(yōu)�(diǎn)�
板式換熱器:
最典型的間壁式換熱�,它在工�(yè)上的�(yīng)用有著悠久的歷史,而且至今仍在所有換熱器中占�(jù)主導(dǎo)地位。主體結(jié)�(gòu)由換熱板片以及板間的膠條組成。長期在市場(chǎng)占據(jù)主導(dǎo)地位,但是其體積�,換熱效率低,更換膠條價(jià)格昂貴(膠條的更換費(fèi)用大約占整�(gè)過程�1/3-1/2�。主要應(yīng)用于液體-液體之間的換�,行�(yè)�(nèi)常稱為水水換�,其換熱效率�5000w/m2.K�
為提高管外流體給熱系�(shù),通常在殼體內(nèi)安裝一定數(shù)量的橫向折流檔板。折流檔板不僅可防止流體短路,增加流體速度,還迫使流體按規(guī)定路徑多次錯(cuò)流通過管束,使湍動(dòng)程度大為增加。常用的檔板有圓缺形和圓盤形兩種,前者應(yīng)用更為廣�.�
由于中國新版GMP的推�,板式換熱將逐漸退出食�,飲�,制藥等�(wèi)生級(jí)別高的行�(yè)�
管殼式換熱器�
管殼�(又稱列管�) 換熱器是管殼式換熱器主要有殼�、管�、管板和封頭等部分組�,殼體多呈圓�,內(nèi)部裝有平行管束或者螺旋管,管束兩端固定于管板�。在管殼換熱器內(nèi)�(jìn)行換熱的兩種流體,一種在管內(nèi)流動(dòng),其行程稱為管程;一種在管外流動(dòng),其行程稱為殼程。管束的壁面即為傳熱�。管子的型號(hào)不一,過程一般為直徑16mm 20mm或�25mm三�(gè)型號(hào),管壁厚度一般為1mm�1.5mm�2mm以及2.5mm。�(jìn)口換熱器,直徑可以到8mm,壁厚僅�0.6mm。大大提高了換熱效率�2012年來也在國內(nèi)市場(chǎng)逐漸推廣開來。管殼式換熱�,螺旋管束設(shè)�(jì),可以限度的增加湍流效果,加大換熱效率。內(nèi)部殼層和管層的不�(duì)稱設(shè)�(jì),可以達(dá)�4.6�。這種不對(duì)稱設(shè)�(jì),決定其在汽-水換熱領(lǐng)域的廣泛�(yīng)�。換熱效率可以達(dá)�14000w/m2.k,大大提高生�(chǎn)效率,節(jié)約成��
同時(shí),由于管殼式換熱器多為金屬結(jié)�(gòu),隨著中國新版GMP的推�,不銹鋼316L為主體的換熱�,將成為飲料,食品,以及制藥行業(yè)的必��
雙管板換熱器 也稱P型換熱器�
該熱換器是在管殼式換熱器的兩頭各加一�(gè)管板,可以有效防止泄漏造成的污�。市�(chǎng)上國�(chǎn)品牌較少,價(jià)格昂�,一般在10萬元以上,�(jìn)口可以到幾十�,符合新版GMP�(guī)�,雖�(jià)格昂貴,但決定其市場(chǎng)廣闊�
混合�
混合式熱交換器是依靠�、熱流體直接接觸而�(jìn)行傳熱的,這種傳熱方式避免了傳熱間壁及其兩�(cè)的污垢熱�,只要流體間的接觸情況良�,就有較大的傳熱速率。故凡允許流體相互混合的�(chǎng)�,都可以采用混合式熱交換器,例如氣體的洗滌與冷卻、循�(huán)水的冷卻、汽-水之間的混合加熱、蒸汽的冷凝等等。它的應(yīng)用遍及化工和冶金企業(yè)、動(dòng)力工�、空氣調(diào)節(jié)工程以及其它許多生產(chǎn)部門��
按照用途的不同,可將混合式熱交換器分成以下幾種不同的類型:
(1)冷卻�(或稱冷水�)
在這種�(shè)備中,用自然通風(fēng)或機(jī)械通風(fēng)的方�,將生產(chǎn)中已�(jīng)提高了溫度的水�(jìn)行冷卻降溫之后循�(huán)使用,以提高系統(tǒng)的經(jīng)�(jì)效益。例如熱力發(fā)電廠或核電站的循�(huán)�、合成氨生產(chǎn)中的冷卻水等,經(jīng)過水冷卻塔降溫之后再循環(huán)使用,這種方法在實(shí)際工程中得到了廣泛的使用�
(2)氣體洗滌�(或稱洗滌�)
在工�(yè)上用這種�(shè)備來洗滌氣體有各種目�,例如用液體吸收氣體混合物中的某些組�,除凈氣體中的灰�,氣體的增濕或干燥等。但其最廣泛的用途是冷卻氣體,而冷卻所用的液體以水居多??照{(diào)工程中廣泛使用的噴淋�,可以認(rèn)為是它的一種特殊形�。噴淋室不但可以像氣體洗滌塔一樣對(duì)空氣�(jìn)行冷卻,而且還可�(duì)其�(jìn)行加熱處�。但�,它也有�(duì)水質(zhì)要求高、占地面積大、水泵耗能多等缺點(diǎn):所以,在一般建筑中,噴淋室已不常使用或僅作為加濕設(shè)備使�。但�,在以調(diào)節(jié)濕度為主要目的的紡織廠、卷煙廠等仍大量使用�
(3)噴射式熱交換�
在這種�(shè)備中,使壓力較高的流體由噴管噴出,形成很高的速度,低壓流體被引入混合室與射流直接接觸�(jìn)行傳�,并一同�(jìn)入擴(kuò)散管,在�(kuò)散管的出口達(dá)到同一壓力和溫度后送給用戶�
(4)混合式冷凝器
這種�(shè)備一般是用水與蒸汽直接接觸的方法使蒸汽冷��
蓄熱�
蓄熱式換熱器用于�(jìn)行蓄熱式換熱的設(shè)�。內(nèi)裝固體填充物,用以貯蓄熱�。一般用耐火磚等砌成火格子(有時(shí)用金屬波形帶等)。換熱分兩�(gè)階段�(jìn)�。階段,熱氣體通過火格�,將熱量傳給火格子而貯蓄起�。第二階段,冷氣體通過火格�,接受火格子所�(chǔ)蓄的熱量而被加熱。這兩�(gè)階段交替�(jìn)�。通常用兩�(gè)蓄熱器交替使用,即當(dāng)熱氣體�(jìn)入一器時(shí),冷氣體�(jìn)入另一器。常用于冶金工業(yè),如煉鋼平爐的蓄熱室。也用于化學(xué)工業(yè),如煤氣爐中的空氣預(yù)熱器或燃燒室,人造石油廠中的蓄熱式裂化爐�
蓄熱式換熱器一般用于對(duì)介質(zhì)混合要求比較低的�(chǎng)��
陶瓷
陶瓷換熱器是一種新型的列管式高�?zé)崮芑厥昭b�,主要成份為碳化�,可以廣泛用于冶�、機(jī)�、建�、化工等行業(yè),直接回收各種工�(yè)窯爐排放�850�1400℃高�?zé)煔庥�?,以獲得高溫助燃空氣或工藝氣體�
研制成的這種裝置的換熱元件材料系一種新型碳化硅工程陶瓷,它具有耐高溫和抗熱沖擊的優(yōu)異性能,從 1000 � �(fēng)冷至室溫,反�(fù)50 次以上不出現(xiàn)裂紋;導(dǎo)熱系�(shù)與不銹鋼等同;在氧化性和酸性介�(zhì)中具有良好的耐蝕�。在�(jié)�(gòu)上成功地解決了熱�(bǔ)償和較好地解決了氣體密封問題。該裝置傳熱效率�,節(jié)能效果顯�,用以預(yù)熱助燃空氣或加熱某些過程的工藝氣�,可節(jié)約一次能�,燃料節(jié)約率可達(dá)30 %�55%,并可強(qiáng)化工藝過�,顯著提高生�(chǎn)能力�
陶瓷換熱器的生產(chǎn)工藝與窯具的生產(chǎn)工藝基本相同,導(dǎo)熱性與抗氧化性能是材料的主要�(yīng)用性能。它的原理是把陶瓷換熱器放置在煙道出口較�,溫度較高的地方,不需要摻冷風(fēng)及高溫保�(hù),當(dāng)窯爐溫度1250-1450℃時(shí),煙道出口的溫度�(yīng)�1000-1300�,陶瓷換熱器回收余熱可達(dá)�450-750�,將回收到的的熱空氣送�(jìn)窯爐與燃?xì)庑纬苫旌蠚膺M(jìn)行燃�,這樣直接降低生產(chǎn)成本,增加經(jīng)�(jì)效益�
陶瓷換熱器在金屬換熱器的使用局限下得到了很好的�(fā)�,因?yàn)樗^好地解決了耐腐蝕,耐高溫等課題。它的主要優(yōu)�(diǎn)是:�(dǎo)熱性能好,高溫�(qiáng)度高,抗氧化、抗熱震性能�。壽命長,維修量�,性能可靠�(wěn)定,操作�(jiǎn)��
�(shè)�(jì)要求
隨著�(jīng)�(jì)的發(fā)展,各種不同型式和種類的換熱器發(fā)展很�,新�(jié)�(gòu)、新材料的換熱器不斷涌現(xiàn)。為了適�(yīng)�(fā)展的需�,中國對(duì)某些種類的換熱器已經(jīng)建立了標(biāo)�(zhǔn),形成了系列。完善的換熱器在�(shè)�(jì)或選型時(shí)�(yīng)滿足以下基本要求�
�1� 合理地實(shí)�(xiàn)所�(guī)定的工藝條件�
�2� �(jié)�(gòu)安全可靠�
�3� 便于制�、安�、操作和維修�
�4� �(jīng)�(jì)上合��
浮頭式換熱器的一端管板與殼體固定,而另一端的管板可在殼體�(nèi)自由浮動(dòng),殼體和管束�(duì)膨脹是自由的,故�(dāng)兩張介質(zhì)的溫差較大時(shí),管束和殼體之間不產(chǎn)生溫差應(yīng)�。浮頭端�(shè)�(jì)成可拆結(jié)�(gòu),使管束能容易的插入或抽出殼體。(也可�(shè)�(jì)成不可拆的)。這樣為檢�、清洗提供了方便。但該換熱器�(jié)�(gòu)較復(fù)�,而且浮動(dòng)端小蓋在操作�(shí)無法知道泄露情況。因此在安裝�(shí)要特別注意其密封�
浮頭換熱器的浮頭部分�(jié)�(gòu),按不同的要求可�(shè)�(jì)成各種形�,除必須考慮管束能在�(shè)備內(nèi)自由移動(dòng)�,還必須考慮到浮頭部分的檢修、安裝和清洗的方便�
在設(shè)�(jì)�(shí)必須考慮浮頭管板的外徑Do。該外徑�(yīng)小于殼體�(nèi)徑Di,一般推薦浮頭管板與殼體�(nèi)壁的間隙b1=3~5mm。這樣,當(dāng)浮頭出的鉤圈拆除�,即可將管束從殼體內(nèi)抽出。以便于�(jìn)行檢�、清洗。浮頭蓋在管束裝入后才能�(jìn)行裝�,所以在�(shè)�(jì)中應(yīng)考慮保證浮頭蓋在裝配�(shí)的必要空��
鉤圈�(duì)保證浮頭端的密封、防止介�(zhì)間的串漏起著重要作用。隨著幞頭式換熱器的�(shè)�(jì)、制造技�(shù)的發(fā)�,以及長期以來使用經(jīng)�(yàn)的積累,鉤圈的結(jié)�(gòu)形式也得到了不段的改�(jìn)和完��
鉤圈一般都為對(duì)開式�(jié)�(gòu),要求密封可�,結(jié)�(gòu)�(jiǎn)單、緊�、便于制造和拆裝方便�
浮頭式換熱器以其高度的可靠性和廣泛的適�(yīng)�,在長期使用過程中積累了豐富的經(jīng)�(yàn)。盡管受到不斷涌�(xiàn)的新型換熱器的挑�(zhàn),但反過來也不斷促�(jìn)了自身的�(fā)展。故迄今為止在各種換熱器中仍占主�(dǎo)地位�
�(yōu)缺點(diǎn)
�(yōu)�(diǎn)�
�1)管束可以抽�,以方便清洗�、殼程;
�2)介�(zhì)間溫差不受限��
�3)可在高�、高壓下工作,一般溫度小于等�450�,壓力小于等�6.4兆帕�
�4)可用于�(jié)垢比較嚴(yán)重的�(chǎng)��
�5)可用于管程易腐蝕場(chǎng)��
缺點(diǎn)�
�1)小浮頭易發(fā)生內(nèi)��
�2)金屬材料耗量�,成本高20%�
�3)結(jié)�(gòu)�(fù)�
制造工�
選取換熱�(shè)備的制造材料及牌號(hào),�(jìn)行材料的化學(xué)成分檢驗(yàn),機(jī)械性能合格后,�(duì)鋼板�(jìn)行矯�,方法包括手工矯�,機(jī)械矯形及火焰矯形�
備料--劃線--切割--邊緣加工(探傷)--成型--組對(duì)--焊接--焊接�(zhì)量檢�(yàn)--組裝焊接--壓力試驗(yàn)
�(zhì)量檢�(yàn)
化工�(shè)備不僅在制造之前對(duì)原材料�(jìn)行檢�(yàn),而且在制造過程中要隨�(shí)�(jìn)行檢��
維庫電子�,電子知�(shí),一查百��
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