热交换器-类型,图,工作,应用,优点

热交换器简介

热交换器是一种在不同温度的两种流体之间传递热能的装置。在大多数热工应用中,两种流体都处于运动状态,主要的传热方式是对流。例如汽车散热器,冰箱中的冷凝器盘管,空调,太阳能热水器,化工工业,家用锅炉,热机中的油冷却器,巴氏杀菌厂的牛奶冷却器。

热交换器分类:

1.按结构分类:

  • 管式热交换器。
  • 板式热交换器。
  • 扩展表面热交换器。
  • 再生热交换器。

2.按转让过程分类:

  • 间接接触热交换器。
  • 直接接触热交换器。

3.按流程安排分类:

  • 平行流换热器。
  • 逆流热交换器。
  • 交叉流热交换器。

4.按孔型安排分类:

  • 单通道安排。
  • 多程安排。

5.按表面密实度分类:

  • 气体,液体
  • 紧凑(β≥700 m2/m3)
  • 不紧凑(β≤700 m2/m3)
  • 液体到液体和相变
  • 紧凑(β≥400 m2/m3)
  • 不紧凑(β≤400 m2/m3)

6.按液体数分类:

  • 两个液体。
  • 三种液体。
  • N-fluids。

7.根据流体的相进行分类。

  • 气体-液体。
  • 液-液。
  • 气气。

换热器材料:

1.铝
2.不锈钢
3.铜

管中管换热器:

发夹式热交换器(通常也被称为“双管”)的特点是其结构形式为U形外观的热交换器。在其传统意义上,双管指的是一种热交换器,它是由一根管内的一根管组成,通常是无弯头的直腿结构。然而,由于需要可拆卸的管束结构和处理差热膨胀的能力,同时避免使用膨胀节(通常是换热器的弱点),目前的u型配置已成为行业标准。

工作:双管换热器,在其最简单的形式,只是一个管道在另一个更大的管道。一种流体流过内管,另一种流体流过两管之间的环空。内管壁为传热面。如图所示,为了使整体装置更加紧凑,管道通常要折回多次。
术语“发夹式热交换器”也用于图中所示结构的热交换器。一个发夹式热交换器可能只有一个管内管,或者它可能有多个管内管,但它总是有双倍回的特性。有些热交换器在发夹式或双管式热交换器中宣传翅片管的有效性。这些总是纵向翅片,而不是更常见的径向翅片使用在横流翅片管换热器。在双管换热器设计中,换热器内流型的类型是一个重要的因素。双管热交换器通常为逆流或平行流。交叉流并不适用于双管热交换器。流型和所需的换热负荷允许计算对数平均温差。再加上估计的整体传热系数,就可以计算出所需的传热表面积。然后可以确定管道尺寸、管道长度和一些弯道。

管中管换热器图
管中管换热器图

板式换热器

板式换热器的结构和工作。

它由一系列紧密间隔的平行板组成,中间夹有鳍片。板块将两种流体分开,两种流体通过板块之间交替形成的通道流动。它还在主传热表面上附着鳍片,以增加传热面积。这提高了换热器的效率。鳍从个别流动通道为单一流体。下面是一个典型的交叉流动,两种流体未混合排列,其中热量在流体“A”和流体“B”之间传递。
也可以采用逆流或平行流布置。翅片可以是普通翅片(直的或波纹的)或间断的,并通过钎焊或焊接连接到板上。它们更适合于气体对气体的应用。板翅式换热器如图所示

板式换热器图
板式换热器图

板式换热器的应用:
a.牛奶冷冻植物
b.汽车散热器
c。空调
d。食品行业

管壳式换热器

管壳式热交换器由一束放置在圆柱形壳内的圆管组成。筒轴与壳体轴平行。一种液体在管子里,另一种液体在管子上。

这类换热器的主要部件有:
我。
2管束
3前面和后面的头壳
承运挡板

管壳式换热器图
管壳式换热器图

挡板为管道提供支撑,并使流体偏转,使其近似垂直于管道。这增加了壳侧流体的紊流,改善了传热。现有各种类型的挡板,它们的类型、间距、形状将取决于水流速率,外壳侧压降,所需的管支撑,流动振动等。

流体组合可能为:
1液对液
2从液体到气体
3气体对气体

壳管式换热器的优点:

  • 比板式冷却器更便宜
  • 是否可用于工作温度和压力较高的系统
  • 压降通过管冷却器更少
  • 由于压力测试相对容易,所以管道泄漏很容易定位和堵塞
  • 在制冷系统中管式冷却器也可以作为一个接收器。
  • 采用牺牲阳极保护整个冷却系统免受腐蚀
  • 由于压力差,管式冷却器可能是润滑油冷却的首选

管壳式换热器的缺点:

  • 与板式冷却器相比,传热效率较低
  • 清洗和维护是困难的,因为管冷却器需要在一端有足够的间隙来移除管巢
  • 管式冷却器的容量不能增加。
  • 与平板冷却器相比,需要更多的空间

壳管式换热器

壳管式换热器结构
1.壳盘管式换热器由螺旋盘管组成。
2.螺旋线圈在壳体内紧凑。
3.冷却介质通过盘管,待冷却的液体从壳体顶部通过。
4.冷却后的液体从外壳底部取出。
5.一般在这种类型的热交换器中,采用逆流布置。

壳管式换热器图
壳管式换热器图

螺旋板式换热器

它是板式换热器的一种形式,通常由不锈钢制成。它经常用于纤维素工业,在那里的热交换器受到严重的污垢和腐蚀。这种类型的热交换器的板非常长,板之间的通道厚度必须相当小,以便形成上下表面的板焊接在一起后,该单元可以包裹成螺旋的形式。这就是为什么它被称为螺旋热交换器。

螺旋型热交换器图
螺旋型热交换器图

这类换热器的技术特点有:
(a)流速相对较低
(b)纯逆流式换热器
(c)高度致密(700m2 / m3以上)
(d)只能承受10巴的压力

蓄热器

在热交换器中,热量通过热交换器表面或基体的蓄热和排热从热流体到冷流体的间歇流动被称为间接或存储型热交换器或蓄热器。蓄热式换热器有静态和动态两种。

静态类型再生器
(a)无活动部件。
(b)由多孔介质(球、卵石、粉末等)组成,冷热流体交替通过。
(c)流量切换装置,调节两种流体的周期性流量。
(d)用于制冷和斯特林发动机的紧凑型。
(e)在高温(900 - 1500oC)条件下不致密。
(f)低成本和坚固耐用是固定式的必要条件。

存储类型或蓄热式换热器

存储式或蓄热式换热器如图14.6所示。在这种热交换器中,能量周期性地储存起来。介质加热或冷却交替进行。加热周期和冷却周期构成1(1)个循环。

存储式热交换器
存储式热交换器

特性
(a)周期性热传导。
(b)传热流体可以是液体、相变、非相变。
(c)固体存储介质称为基质。
(d)矩阵可以是固定的,也可以是旋转的

蓄热器的经典应用:
(a)燃气轮机再生器:在空气进入燃烧室之前,用燃气轮机排气对压缩空气进行加热。
(b)用于液化空气-飞利浦制冷机的反向斯特林发动机。


热交换器应用。

1.食品和饮料。
2.石油/化工处理。
3.碳氢化合物处理。
4.聚合物。
5.制药行业。
6.工业。
7.能源和电力。


一些问题和答案:


1.建议类型的热交换器以下应用-

(i)奶牛场(冷藏奶场)
(ii)制冷系统的冷凝器。(家庭系统)证明你的答案

答案:换热器的类型

乳品厂(乳品冷冻厂)-板式换热器
因为它是由铝合金制成的,这提供了更高的传热率。
由于具有较大的表面积,它比其他的热交换器有更多的换热
对乳品厂很有用。
它的重量较轻。

2)制冷系统的冷凝器:—逆流管式换热器

因为大表面积的高性能
结构紧凑,重量轻
在一般的管道中,紊流减少了水垢的沉积。
更少的安装和维护费用。

2.建议类型的热交换器以下应用-

答案:

1)轧机冷水机组:-板式换热器
理由:-
一)无电抗材料。
b)不漏的关节
c)两种液体不能混合
d)无毒材料
e)非腐蚀性材料

2)汽车散热器:-板管式换热器(空气-水对流散热器)

理由:-
它是用来冷却汽车发动机的
b)水随发动机流过夹套,通过对流带走热量
c)这些水进入散热器,在那里它把它的热量传递给大气中的空气,空气通过水管。虽然盘子。

3.换热器的分类及其应用

1.热交换器根据热交换过程的性质分为以下几种:
(a) (i)直接接触(或开放式)热交换器:-例子:(i)冷却塔;喷射式冷凝器;(3)直接接触
(ii)间接接触式换热器。
(a)再生器:-例子:(i)内燃机和燃气轮机;平炉和玻璃熔化炉;(iii)高炉的空气加热器。
例子:(i)汽车散热器,(ii)蒸汽发电厂的油冷却器、中冷器、空气预热器、节省器、过热器、冷凝器和表面给水加热器,(iii)巴氏杀菌厂的牛奶冷却器,(iv)冰厂的蒸发器

2.流体运动的相对方向

根据两种流体流动的相对方向,热交换器可分为以下三类
(i)平行流或单向流:-:示例:油冷却器、油加热器、热水器等。
(ii)逆流:-例子:制冷系统的冷却单元等。
(3)错流。-汽车散热器等

3.设计及构造特点

根据设计和结构特点,换热器可分为以下几种:
(我)同心管。
壳和管
(iii)多个管壳通道。
(iv)紧凑型热交换器:—示例:板翅片、扁平翅片管交换器等。

4.液体的物理状态
根据流体的物理状态,热交换器分为以下几类:冷凝器(ii)蒸发器


萨钦Thorat

Sachin是一所著名工程学院机械工程B-TECH毕业生。伟德登录网页目前,他在钣金行业担任设计师。此外,他还对产品设计、动画和项目设计感兴趣。他也喜欢写与机械工程领域相关的文章,并试图通过创新的项目思路、设计、模型和视频来激励其他机械工伟德登录网页程专业的学生。

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