换热器的种类及特征

2024-08-02

一、夹套式换热器

夹套式换热器的结构简单,在容器外壁安装夹套制成。

优点包括:

1. 高传热效率:夹套内的流体可以有效地将热量传递给容器内的物质。

2. 温度控制:可以精确控制夹套内流体的温度,从而实现对容器内物质的加热或冷却。

缺点包括:

1. 传热面积有限:夹套的传热面积受到容器尺寸的限制。

2. 热应力:由于容器和夹套材料的热膨胀系数不同,可能会产生热应力。

3. 压力限制:夹套设计可能无法承受过高的压力,限制了其在高压环境中的使用。

图1-1 产品结构简图

 二、沉浸式蛇管换热器:

蛇管多以金属管弯绕而成,沉浸在容器中两种流体分别在管内外流动。

优点包括:

1.适应性强:适用于多种流体和工艺条件,包括腐蚀性或粘稠介质。

2.良好的耐压性能:蛇管通常能够承受较高的压力。

缺点包括:

1.传热效率较低:相比于其他类型的换热器,蛇管换热器的传热系数通常较低,因为流体在管外的流动可能不够充分。

2.热膨胀问题:蛇管在热交换过程中可能会因为热膨胀而产生应力,需要适当的设计以避免损坏。

3.流体流速限制:为了保证传热效率,流体在蛇管内的流速不能过高。

图1-2 产品结构简图

三.套管式换热器

套管换热器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。一种流体走管内,另一种流体走环隙。

优点包括:

1.高传热效率:两种流体可以在纯逆流或并流的情况下流动,不但可以提高对数平均温差,还可以提高传热效率。

2.可靠性高:由于流体在管内流动,减少了流体直接冲击换热面的可能性,从而提高了设备的可靠性。

缺点包括:

1. 压降较高:由于流体在环隙中流动,可能会有较高的压降,特别是当流速较高时。

2. 热膨胀问题:由于内外管的热膨胀系数不同,长期运行可能会导致应力集中或泄漏。

图1-3 产品结构简图

四.管壳式换热器

管壳式换热器(列管式换热器)是最典型的间壁式换热器之一,广泛应用于工业领域。

优点包括:

1.高效传热:传热系数较高,适用于多种介质的热交换。

2.应用广泛:适用于液-液、液-汽等多种介质的热交换。

3.可靠性高:由于其结构简单,维护方便,可靠性较高。

缺点包括:

1.热损失较大:由于换热面积较大,如果保温措施不当,可能会有较大的热损失。

2.可能存在死角:在某些设计中,管壳式换热器可能会有流体流动的死角,而导致传热效率降低。

图1-4 产品结构简图

五.板式换热器

板式换热器是由一系列具有波纹形状的金属片叠装而成,形成薄矩形通道来进行热量交换。

优点包括:

1.高传热效率:板片的波纹形状可以破坏流体的边界层,提高湍流程度,从而提高传热系数。

2.轻量化:由于使用薄金属板,整个换热器的重量相对较轻。

缺点包括: 

1.耐压性:虽然板式换热器可以承受较高压力,但过高的压力可能会损坏板片或垫片。

2.堵塞问题:板片间的通道较窄,容易受到固体颗粒的堵塞,需要良好的   预处理或定期清洗。

3.腐蚀问题:如果介质具有腐蚀性,板片可能会受到腐蚀,需要使用耐腐蚀材料或特殊表面处理。

图1-5 产品结构简图

六. 蓄热式换热器

蓄热式换热器是利用蓄热体(通常为固体填充物)来储存和释放热量的换热设备。

优点包括:

1.高温运行能力:蓄热式换热器能够在极端的高温条件下运行,适用于超过1300℃的环境。

2.热效率高:通过蓄热和放热过程,可以实现较高的热回收效率。

3.节能:通过回收废热,有助于降低能源消耗和运行成本。

缺点包括:

1.传热速度:相比直接接触式换热器,蓄热式换热器的传热速度可能较慢。

2.热损失:在蓄热和放热过程中可能会有一定的热损失。

3.流体限制:蓄热式换热器通常不适用于易汽化或混合的流体。              

图1-6 产品结构简图