-
換熱容器
換熱容器是指主要用于完成介質(zhì)的熱量交換的容器(代號E)。如管殼式余熱鍋爐、熱交換器、冷卻器、冷凝器、蒸發(fā)器、加熱器、化鍋、消毒鍋、染色器、烘缸、磺化鍋、蒸炒鍋、預(yù)熱鍋、溶劑預(yù)熱鍋、蒸鍋、蒸脫機(jī)、電熱蒸汽發(fā)生器和發(fā)生爐水夾套等。
-
中文名
-
換熱容器
-
外文名
-
Heat exchange container
-
作 用
-
用于完成介質(zhì)的熱量交換的容器
-
分 類
-
直接接觸式、表面式換熱器等
-
應(yīng) 用
-
如余熱鍋爐、熱交換器、冷卻器等
目錄
-
1 對流換熱
-
2 影響對流換熱因素
-
3 工藝要求
-
4 按傳熱方式分類
對流換熱是流體和與之接觸的固體壁面之間的換熱。
速度邊界層:流體流過閻體壁面的時候,由于流體的黏性,緊貼壁面的流體和固壁之問沒有相對運(yùn)動,若流體主流和壁面之問有相對運(yùn)動,則在壁面附近流體相對于壁面的運(yùn)動有一個逐漸增大的區(qū)間,壁面附近這個速度變化顯著的薄層就是速度邊界層。
溫度邊界層:在對流換熱現(xiàn)象中,若壁面溫度是t
w,流體主體的溫度是t
f,溫度是連續(xù)變化的,則緊貼壁面的流體溫度等于壁面溫度,在貼近壁面的一層流體中,溫度從t
w逐漸變化到主流溫度t
f,這一溫度變化顯著的流體薄層稱為溫度邊界層。
[1]
影響對流換熱的因素很多.主要包括:
(1)流動的起因,即是強(qiáng)制對流還是自然對流。強(qiáng)制對流時流體的流動是外力驅(qū)動的,而自然對流時流體的流動是由換熱本身引起的流體中的溫度差(密度差)驅(qū)動的。
(2)流體有無相變。有相變的沸騰換熱或凝結(jié)換熱和單相流體的換熱規(guī)律有較大差異,需要考慮汽化潛熱。如飽和水定壓汽化的過程中,流體吸收熱量汽化,但溫度不變。
(3)流動的狀態(tài),即湍流還是層流。湍流邊界層的熱對流較強(qiáng),而層流邊界層中的熱對流很弱。
(4)壁面的幾何形狀。流體流過不同形狀的固體表而時,流動形態(tài)受到壁面幾何因素的影響。如同樣的流體,同樣的來流速度流過平板和橫掠圓管時,換熱狀況不同。
(5)流體的物理性質(zhì),包括流體的導(dǎo)熱系數(shù)、密度、比熱容、運(yùn)動黏度以及體脹系數(shù)等。
[1]
換熱容器是進(jìn)行熱量交換的通用設(shè)備,簡稱換熱器。在化工生產(chǎn)中,流體加熱、冷卻,液體氣化或蒸氣冷凝等過程都需進(jìn)行熱量交換,因而需要換熱器,故其在化工生產(chǎn)中得到極為廣泛的應(yīng)用。通常在石油、化工裝置的建設(shè)中,換熱器約占總投資的20%,在全廠化工設(shè)備總重量中約占40%。因此,換熱器的先進(jìn)性、合理性和運(yùn)轉(zhuǎn)的可靠性,將直接影響著產(chǎn)品的質(zhì)量、數(shù)量和成本。
換熱器的種類很多,它們的結(jié)構(gòu)形式和應(yīng)用場合也各不相同,一臺比較完善的換熱器除需滿足化工工藝要求外,尚需考慮下列因素:
(1)換熱效率高;
(2)流體流動的阻力小;
(3)結(jié)構(gòu)可靠,制造成本低;
(4)便于安裝、檢修。
生產(chǎn)中最常用的換熱器型式有:套管式、蛇管式、管殼式、板式換熱器(包括螺旋板式、板翅式)等。在這些換熱器中要同時滿足上述4條是很困難的,任何換熱設(shè)備都不可能是十全十美的,例如平板換熱器等高效換熱設(shè)備具有體積小、重量輕等優(yōu)點,但也有流動阻力大,制造、檢修較困難等缺點。雖然管殼式換熱器在換熱效率、緊湊性和金屬消耗量等方面均不及高效換熱器,但它具有結(jié)構(gòu)堅固,能夠承受高溫、高壓,制造工藝較成熟,選材范圍廣等優(yōu)點,因此仍是石油、化工生產(chǎn)中的主要設(shè)備。
[2]
1.直接接觸式換熱器,這種換熱器又稱混合式換熱器,它是利用兩種流體充分接觸,彼此混合進(jìn)行換熱。為增加流體間的相互接觸,在設(shè)備中常設(shè)置填料和柵板,容器做成塔形結(jié)構(gòu)。這種換熱器傳熱效率高,單位容積提供的傳熱面積大,設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單,但如果工藝上不允許兩種流體混合,則不能采用這種結(jié)構(gòu)。
2.表面式換熱器,這種換熱器又稱間壁式換熱器,冷熱兩種流體進(jìn)入換熱器后被固體壁面隔開,互不接觸,熱量由熱流體通過壁面?zhèn)鹘o冷流體。此類換熱器應(yīng)用最為廣泛,形式多樣,包括各種管殼式和管板式換熱器。
3.蓄熱式換熱器,這種換熱器又稱回?zé)崾綋Q熱器,高溫流體和低溫流體交替通過固體構(gòu)成的蓄熱體,將熱量由高溫流體傳給低溫流體。使用這種換熱器時,兩種流體會有一定量的混合,如果工藝上不允許兩種流體混合,則不能采用這種結(jié)構(gòu)。如回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器就是一種蓄熱式換熱器。
4.中間載熱體式換熱器,這種換熱器是把2個表面式換熱器由在其中循環(huán)的載熱體連接起來的換熱器。載熱體在高溫流體換熱器和低溫流體換熱器問循環(huán),從高溫流體換熱器中吸收熱量,向低溫流體換熱器放出熱量。如熱管式換熱器、液體或氣體偶聯(lián)的表面換熱器等。