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換熱站的學習資料

2021-01-28  來自: 甘肅遠大暖通科技有限公司 瀏覽次數:66

換熱器的應用廣泛,日常生活中取暖用的暖氣散熱片、汽輪機裝置中的凝汽器和航天火箭上的油冷卻器等,都是換熱器。廣泛應用于化工、石油、動力、原子能等工業部門。它的主要功能是保證工藝過程對介質所要求的特定溫度,同時也是提高能源利用率的主要設備之一。

換熱器既可是一種單獨的設備,如加熱器、冷卻器和凝汽器等;也可是某一工藝設備的組成部分,如氨合成塔內的熱交換器。

普通熱交換器由金屬材料制成,其中,碳素鋼和低合金鋼主要用于制造中低壓熱交換器;不銹鋼除主要用于不同的耐腐蝕條件外,也可用作耐高、低溫的材料;銅、鋁及其合金主要用于制造低溫熱交換器;鎳合金主要用于高溫條件下的熱交換器;非金屬材料除了用于制造襯墊部件外,也已開始用于非金屬材料的耐蝕熱交換器,例如石墨熱交換器,氟塑料熱交換器,玻璃熱交換器等。

換熱器的分類:

1、按照傳統方式的不同,換熱設備可分為三類:

(1).混合式換熱器

利用冷、熱流體直接能與混合的作用進行熱量的交換這類交換器的結構簡單、但價便宜、常做成塔狀。

兩種容許完全混合且不同溫度的介質,在直接接觸的過程中完成其熱量的傳遞。

例如:冷水塔(涼水塔)、造粒塔、氣流干燥裝置、流化床等。

(2).蓄熱式換熱器

在這類換熱器中,能量傳遞是通過格子磚或填料等蓄熱體來完成的。首先讓熱流體通過,把熱量積蓄在蓄熱體中,然后再讓冷流體通過,把熱量帶走。由于兩種流體交變轉換輸入,因此不可避免的存在著一小部分流體相互摻和的現象,造成流體的“污染”。

蓄熱式換熱器結構緊湊、價格便宜、單位體積傳熱面大,故較適用于氣——氣熱交換的場合。主要用于石油化工生產中的原料氣轉化和空氣余熱?;剞D蓄熱式換熱器的結構特點是實現連續操作,換熱器中的蓄熱體一般采用成型板片或金屬絲網組裝的扇形柜內,其外部由金屬殼體密封,并以每分1~4轉得慢速轉動進行連續換熱

(3)、間壁式換熱器

所謂間壁式換熱器,是指兩種不同溫度的流體在固定的壁面(稱為傳熱面)相隔的空間里流動,通過璧面得導熱和壁表面的對流換熱進行熱量的傳遞。參加換熱的流體不會混合,傳遞過程連續而穩定地進行。間壁式換熱器的傳熱面大多采用導熱性能良好的金屬制造。在某些場合由于防腐的需要,也有用非金屬(如石墨,聚四乙烯等)制造的。這是工業制造廣泛應用的一類換熱器。冷、熱流體被一固體壁面隔開通過璧面進行傳熱。

2.按照傳熱面的形狀與結構特點它可分為:

(1)管式換熱器:如套管式、螺旋管式、管殼式、熱管式等。

(2)板面式換熱器:如板式、螺旋板式,、板殼式等。

(3)擴展表面式換熱器:如板翅式、管翅式、強化的傳熱管等。

3、按作用原理或傳熱方式分類

(1).直接接觸式換熱器(混合式換熱器)

利用冷、熱流體直接接觸與混合的作用進行熱量的交換。如:冷卻塔等。

(2).蓄熱式換熱器(回熱式換熱器)

借助于固體構成的蓄熱體與熱流體和冷流體交替接觸,把熱量從熱流體傳遞給冷流體的換熱器。兩種流體有少量混合。如:回轉式空氣預熱器等。

(3).間壁式換熱器(表面式換熱器)

利用間壁(固體表面)將進行熱交換的冷、熱兩種流體隔開互不接觸。熱量由熱流體通過間壁傳遞給冷流體的換熱器。如:管殼式換熱器等。

(4).中間載熱體式換熱器

把兩個間壁式換熱器由在其中循環的載熱體連接起來的換熱器。載熱體在高溫流體和低溫流體之間循環。如:熱管式換熱器等。

其中間壁式換熱器分類:

a.管式換熱器:通過管子壁面進行傳熱的換熱器。

優點:結構堅固、可靠性高、適應性廣、易于制造,能承受較高的溫度和壓力。

缺點:傳熱效率、結構緊湊性及金屬的消耗量等均不如緊湊式換熱器。

b.板面式換熱器:通過板面進行傳熱的換熱器。

優點:傳熱性比管式換熱器優越,流體在較低流速下即可達到湍流,強化了傳熱。制造成本低,結構緊湊、使用靈活、清洗和維修方便、能精確控制換熱溫度等。

缺點:

(a).密封周邊太長,不易密封,滲漏的可能性大;

(b).承壓能力低,耐壓性差;

(c).使用溫度受密封墊片材料耐溫性能的限制不宜過高;

一、目前普遍使用的換熱器--管殼式換熱器作介紹:

管殼式換熱器由殼體、管束、管箱等結構組成,根據其結構特點的不同可分為兩大類:一類時剛性結構,如不帶膨脹節的固定管板式換熱器;另一類是具有溫差補償結構的管殼式換熱器,如帶膨脹節的固定管板式換熱器、浮頭式、U型管式換熱器等。

(1)、固定管板式換熱器

優點:a.結構簡單緊湊,制造成本低

b.與其它類型換熱器相比,在相同殼體直徑下,排管數目多

c.管內便于清洗

缺點:a.殼程不能用機械方法清洗,應走清潔流體

b.不設膨脹節時,管、殼程可能產生較大的溫差應力

(2)、浮頭式換熱器

優點:a.殼體和管束熱變形自由,不產生熱應力

b.管束可從殼體中抽出,便于殼程的檢修和清洗

缺點:a.結構復雜,造價高。

b.為使一端管板浮動,需增加一個浮頭蓋及相關連接件以保證殼程密封,操作時,如果浮頭蓋連接處泄漏將無法發現,所以應嚴格保證其密封性能

c.為使浮頭管板和管束檢修時能夠一起抽出,在管束外緣與殼壁之間形成寬度為16~22mm的環隙,這樣不僅減少了排管數目,而且增加了旁路流路,降低了換熱器的熱效率。

(3)、填料函式換熱器

優點:a.結構比浮頭式換熱器簡單,殼體和管束熱變形自由,不產生熱應力。

b.管束可從殼體中抽出,殼程的檢修和清洗方便。

缺點:填料函處形成動密封,殼程介質易泄漏,要求殼程介質溫度和壓力不能過高,且非易燃和易爆

(4)、U形管式換熱器

優點:a.結構簡單,省去一塊管板和一個管箱,造價低

b.管束和殼體分離,熱膨脹時互不約束,消除熱應力

c.管束可以從殼體中抽出,管外清洗方便

缺點:a.彎管必須保持曲率半徑,管束會存在較大的空隙,流體易走短路,對傳熱不利

b.管內不能用機械方法清洗,易走清潔流體

當管道泄漏損壞時,只有外面的管道才能被替換,而其它的管道只能被堵塞,從而減少了傳熱面積。

二、波紋管式換熱器

特點:

(1).傳熱效率高。

采用特殊設計制造的變截面波紋管取代傳統列管換熱器中主要傳熱元件光管,使流體在管內外形成充分湍流。同時,增加了換熱面積,即使在流速較低的情況下,流體在管內外均可形成較強的擾動,從而大大提高了傳熱系數。

(2).不易結垢,不堵塞,耐腐蝕。

采用不銹鋼制成的波紋管,由于波紋管為熱補償元件。在熱脹冷縮過程中產生軸向蠕動,使管內外的附垢自行脫落,同時管路通道大,壓力小,不易堵塞,如有腐蝕度高的工況可選用特殊不銹鋼材料。

(3).熱應力小、使用壽命長。由于換熱管為波紋管,軸向補償量大,即使管殼程溫差大的情況下,都能自行補償。管與管板的熱應力很小,不易裂壞,大大提高了使用壽命。

(4).傳熱效率高,降低投資成本。傳熱效率是正常換熱器的2~3倍,從而降低了設備制造成本,為用戶節省投資成本。

換熱站的工藝流程敘述:

(1)換熱站采暖系統工藝流程:

換熱站內采暖系統使用0.46MPa(g),200℃過熱蒸汽將由集水器從各單元用戶收集的的70℃供熱回水通過熱水循環泵送到換熱器加熱到95℃,經過循環泵加壓后再由分水器送到各單元用戶,散熱后再返回換熱站循環加熱。

為了保證水量的持續穩定,換熱站內設置有補水定壓系統。補充。


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