換熱器的原理與應用(下)

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換熱器的原理與應用(下)簡介
    蓄熱式換熱器是利用冷、熱流體交替流經蓄熱室中的蓄熱體(填料)表面,從而進行熱量交換的換熱器,如煉焦爐下方預熱空氣的蓄熱室。這類換熱器主要用於回收和利用高……
換熱器的原理與應用(下)正文

    蓄熱式換熱器是利用冷、熱流體交替流經蓄熱室中的蓄熱體(填料)表面,從而進行熱量交換的換熱器,如煉焦爐下方預熱空氣的蓄熱室。這類換熱器主要用於回收和利用高溫廢氣的熱量。以回收冷量為目的的同類設備稱蓄冷器,多用於空氣分離裝置中。


間壁式換熱器的冷、熱流體被固體間壁隔開,並通過間壁進行熱量交換的換熱器,因此又稱表面式換熱器,這類換熱器應用最廣。

間壁式換熱器根據傳熱面的結構不同可分為管式、板面式和其他型式。管式換熱器以管子表面作為傳熱面,包括蛇管式換熱器、套管式換熱器和管殼式換熱器等;板面式換熱器以板面作為傳熱面,包括板式換熱器、螺旋板換熱器、板翅式換熱器、板殼式換熱器和傘板換熱器等;其他型式換熱器是為滿足某些特殊要求而設計的換熱器,如刮面式換熱器、轉盤式換熱器和空氣冷卻器等。

換熱器中流體的相對流向一般有順流和逆流兩種。順流時,入口處兩流體的溫差最大,並沿傳熱表面逐漸減小,至出口處溫差為最小。逆流時,沿傳熱表面兩流體的溫差分佈較均勻。在冷、熱流體的進出口溫度一定的條件下,當兩種流體都無相變時,以逆流的平均溫差最大順流最小。


在完成同樣傳熱量的條件下,採用逆流可使平均溫差增大,換熱器的傳熱面積減小;若傳熱面積不變,採用逆流時可使加熱或冷卻流體的消耗量降低。前者可節省設備費,後者可節省操作費,故在設計或生產使用中應盡量採用逆流換熱。


當冷、熱流體兩者或其中一種有物相變化(沸騰或冷凝)時,由於相變時只放出或吸收汽化潛熱,流體本身的溫度並無變化,因此流體的進出口溫度相等,這時兩流體的溫差就與流體的流向選擇無關了。除順流和逆流這兩種流向外,還有錯流和折流等流向。


在傳熱過程中,降低間壁式換熱器中的熱阻,以提高傳熱係數是一個重要的問題。熱阻主要來源於間壁兩側粘滯於傳熱面上的流體薄層(稱為邊界層),和換熱器使用中在壁兩側形成的污垢層,金屬壁的熱阻相對較小。


增加流體的流速和擾動性,可減薄邊界層,降低熱阻提高給熱係數。但增加流體流速會使能量消耗增加,故設計時應在減小熱阻和降低能耗之間作合理的協調。為了降低污垢的熱阻,可設法延緩污垢的形成,並定期清洗傳熱面。


一般換熱器都用金屬材料製成,其中碳素鋼和低合金鋼大多用於製造中、低壓換熱器;不鏽鋼除主要用於不同的耐腐蝕條件外,奧氏體不鏽鋼還可作為耐高、低溫的材料;銅、鋁及其合金多用於製造低溫換熱器;鎳合金則用於高溫條件下;非金屬材料除製作墊片零件外,有些已開始用於製作非金屬材料的耐蝕換熱器,如石墨換熱器、氟塑料換熱器和玻璃換熱器等

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