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换热器的工作原理及其种类介绍(动画演示)

发布日期:2024-04-13 01:27:41 作者: 江南体育

  换热器是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备,又称热交换器。换热器是化工,石油,动力,食品及其它许多工业部门的通用设备,在生产中占有主体地位.在化工生产中换热器可作为加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器等,应用更广泛。换热设备因其用途不同,类型繁多,性能不一,但均可归结为管壳式结构和板式结构两大类。

  换热器是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备,即在一个大的密闭容器内装上水或其他介质,而在容器内有管道穿过。让热水从管道内流过。由于管道内热水和容器内冷热水的温度差,会形成热交换,也就是初中物理的热平衡,高温物体的热量总是向低温物体传递,这样就把管道里水的热量交换给了容器内的冷水,换热器又称热交换器 。

  换热器的分类良多,可以按传热原理、结构和用途等进行分类,按其结构分类主要有管壳式和板式两种。 根据冷、热流体热量交换的原理和方式基本上可分三大类即:间壁式、混合式和蓄热式。

  这种换热器是在容器外壁安装夹套制成,结构相对比较简单;但其加热面受容器壁面限制,传热系数也不高.为提高传热系数且使釜内液体受热均匀,可在釜内安装搅拌器.当夹套中通入冷却水或无相变的加热剂时,亦可在夹套中设置螺旋隔板或其它增加湍动的措施,以提高夹套一侧的给热系数.为补充传热面的不足,也可在釜内部安装蛇管. 夹套式换热器大范围的使用在反应过程的加热和冷却。

  这种换热器是将金属管弯绕成各种与容器相适应的形状,并沉浸在容器内的液体中.蛇管换热器的优点是结构相对比较简单,能承受高压,可用耐腐蚀材料制造;其缺点是容器内液体湍动程度低,管外给热系数小.为提高传热系数,容器内可安装搅拌器。

  这种换热器是将换热管成排地固定在钢架上,热流体在管内流动,冷却水 从上方喷淋装置均匀淋下,故也称喷淋式冷却器.喷淋式换热器的管外是一层湍动程度较高的液膜,管外给热系数较沉浸式增大很多.另外,这种换热器大多放置在空气流通之处,冷却水的蒸发亦带走一部分热量,可起到降低冷却水温度,增大传热推动力的作用.因此,和沉浸式相比,喷淋式换热器的传热效果大有改善。

  套管式换热器是由直径不同的直管制成的同心套管,并由U形弯头连接而成.在这种换热器中,一种流体走管内,另一种流体走环隙,两者皆可得到较高的流速,故传热系数较大.另外,在套管换热器中,两种流体可为纯逆流,对数平均推动力较大。套管换热器结构相对比较简单,能承受高压,应用亦方便(可根据自身的需求增减管段数目). 特别是由于套管换热器同时具备传热系数大,传热推动力大及可承受高压强的优点,在超高压生产的全部过程(例如操作压力为3000大气压的高压聚乙烯生产的全部过程)中所用的换热器几乎全部是套管式。

  管壳式(又称列管式) 换热器是最典型的间壁式换热器,它在工业上的应用有着悠久的历史,而且至今仍在所有换热器中占据主导地位。

  管壳式换热器主要有壳体、管束、管板和封头等部分所组成,壳体多呈圆形,内部装有平行管束,管束两端固定于管板上。在管壳换热器内进行换热的两种流体,一种在管内流动,其行程称为管程;一种在管外流动,其行程称为壳程。管束的壁面即为传热面。为提高管外流体给热系数,通常在壳体内安装少数的横向折流档板。折流档板不仅可防止流体短路,增加流体速度,还迫使流体按规定路径多次错流通过管束,使湍动程度大为增加。常用的档板有圆缺形和圆盘形两种,前者应用更广泛.。流体在管内每通过管束一次称为一个管程,每通过壳体一次称为一个壳程。为提高管内流体的速度,可在两端封头内设置适当隔板,将全部管子平均分隔成若干组。这样,流体可每次只通过部分管子而往返管束多次,称为多管程。同样,为提高管外流速,可在壳体内安装纵向档板使流体多次通过壳体空间,称多壳程。在管壳式换热器内,由于管内外流体温度不同,壳体和管束的温度也不同。如两者温差很大, 换热器内部将出现很大的热应力,可能使管子弯曲,断裂或从管板上松脱。因此,当管束和壳体温度差超过50℃时,应采取适当 的温差补偿方法,消除或减小热应力。

  混合式热交换器是依靠冷、热流体非间接接触而进行传热的,这种传热方式避免了传热间壁及其两侧的污垢热阻,只要流体间的接触情况良好,就有较大的传热速率。故凡允许流体相互混合的场合,都能够使用混合式热交换器,例如气体的洗涤与冷却、循环水的冷却、汽-水之间的混合加热、蒸汽的冷凝等等。它的应用遍及化工和冶金企业、动力工程、空气调节工程及其它许多生产部门中。 根据用途的不同,可将混合式热交换器分成以下几种不同的类型:

  在这种设备中,用自然通风或机械通风的方法,将生产中已经提高了温度的水进行冷却降温之后循环使用,以提高系统的经济效益。例如热力发电厂或核电站的循环水、合成氨生产中的冷却水等,经过水冷却塔降温之后再循环使用,这种方法在实际工程中得到了广泛的使用。

  在工业上用这种设备来洗涤气体有各种目的,例如用液体吸收气体混合物中的某些组分,除净气体中的灰尘,气体的增湿或干燥等。但其最广泛的用途是冷却气体,而冷却所用的液体以水居多。空调工程中普遍的使用的喷淋室,可以认为是它的一种特殊形式。喷淋室不仅能像气体洗涤塔一样对空气进行冷却,而且还可对其加热处理。但是,它也有对水质要求高、占地面积大、水泵耗能多等缺点:所以,目前在一般建筑中,喷淋室已不常使用或仅作为加湿设备使用。但是,在以调节湿度为最大的目的的纺织厂、卷烟厂等仍大量使用!

  在这种设备中,使压力较高的流体由喷管喷出,形成很高的速度,低压流体被引入混合室与射流非间接接触进行传热,并一同进入扩散管,在扩散管的出口达到同一压力和温度后送给用户。

  蓄热式换热器用于进行蓄热式换热的设备。内装固体填充物,用以贮蓄热量。一般用耐火砖等砌成火格子(有时用金属波形带等)。换热分两个阶段进行。第一阶段,热气体通过火格子,将热量传给火格子而贮蓄起来。第二阶段,冷气体通过火格子,接受火格子所储蓄的热量而被加热。这两个阶段交替进行。通常用两个蓄热器交替使用,即当热气体进入一器时,冷气体进入另一器。常用于冶金工业,如炼钢平炉的蓄热室。也用于化学工业,如煤气炉中的空气预热器或燃烧室,人造石油厂中的蓄热式裂化炉。 蓄热式换热器通常用于对介质混合要求比较低的场合。

  全热型交换器采取了专用纤维利用特殊工艺制成的换热纸张构成,空气交叉或交叉逆流流动,新排风完全分开,避免任何气味空气的传递。应用于民用商用通风系统的显热、潜热的回收全热交换器采取了专用纤维利用特殊工艺制成的纸张构成,这种纸张具有透湿率高、气密性好、抗撕裂、耐老化、防霉变的特点。ABS塑料框架,美观、不易破损、常规使用的寿命长、环保、密闭性好,保证了热交换器的结构强度及严密性,减少串气。矩形通道结构,合理板间距,内支撑少,沿程阻力小,风压损失少,保证了传热面积的最大化,进而达到最大的换热效率,解决了板翅式全热交换芯体都会存在流动阻力较大、传热系数与压降之间的优选问题。

  ◆全热型热交换器主要是由专用纤维利用特殊工艺制成的纸张构成,这种纸张具有透湿率高、气密性好、抗撕裂、耐老化、防霉变的特点

  热轮冷热交换器工作原理转轮式热交换器是一个以恒速不断转动的蜂窝状转轮。转芯用70微米铝镁合金5052特殊铝箔作载体,将无毒、无味、环保型蓄热、吸湿材料(氧化钙水合物与硅胶的混合物通过化学反应生成),制作成具有蓄热吸湿等性能的蜂窝状转轮,装配在一个左右或上下分隔区的密封保温箱体内,由传动装置驱动轮子转动。新风通过过滤器,经热交换转轮处理后由新风风机送入车间或工艺地点。排风经过滤器进入热交换转轮蓄能后由排风风机排至室外。正常的情况下,转轮工作区为上半部通过室外新风,吸能区为下半部通过室内排风。

  转轮式热交换器体积虽小,却有吸湿、蓄热、传导的巨大接触面积和良好性能,具备了回收显热和潜热的优异特性。

  在夏天可以将新风预冷及除湿,在冬季可以将新风预热加湿,其回收效率可达75%以上,因此降低了空调运行负荷和耗电量。

  、核心技术之一:静电除尘技术(物理除尘)Electro Static Precipitator空气在通过净化机的净化部分时,大部分毛絮和较大、较“重”的颗粒物被电子空气净化机里的金属过滤网所过滤,更小的颗粒物随气流进入电子集尘器的电离区时,被高电压电离赋予正电荷。当带正电荷的粒子通过带有负电荷的集尘板时被吸附在集尘板上,同时强电场可击穿附着在颗粒物表面的细菌、病毒和微生物的细胞壁,并将其杀死。空气中残留的气体污染物(如:甲醛、硫化氢、氨气等残余有害化学气体)到达颗粒活性碳过滤网时被吸附,被净化的空气进入室内,达到净化空气的效果。

  、灰尘吸附能力能够达到PM0.1(达到高效的过滤级别)!静电除尘技术四大核心优势

  二、光催化技术(化学杀菌)Photocatalysis Technology光催化技术原理:利用特定波段的紫外线,照射多种稀有金属和TiO2的催化材料,使之产生电子(e-)和空穴(h+),分别具备还原性和氧化性,会还原空气中的氧分子,氧化空气中的水分子,最终产生羟基自由基、过氧化氢、纯态负离子及超氧离子等净化因子,在通过这一些净化因子去氧化分解环境中的有害微生物、VOC、异味及空气中的可吸入颗粒物,最终产物为CO2和H2O,无二次污染。光催化技术的应用领域:光催化因其应用的广泛性和环保无毒的特点成为当前最前沿的净化技术,广泛在空气净化、水处理、抗菌等领域应用。例如在食品加工车间中杀菌、自来水中杀大肠杆菌、瓶装矿泉水中杀菌。

  对于层高较低住宅,龙轩一般都会采用地面送风屋顶排风模式,一方面它能节约有限的吊顶空间;另一方面,使用地送风系统,可以使新风、污风形成更为科学的流动路径,提升通风效果。在系统送风管道处,可根据自身的需求安装新风系统优化组件,以达到杀菌净化、去除

  PM2.5等颗粒 物、加湿、除湿的效果。地送风与顶送风比较优势模拟示意图

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