換熱容器是用于完成介質(zhì)的熱量交換的容器。其種類(lèi)繁多。按照傳熱原理,傳熱原件結構形式和強化傳熱原件都可以進(jìn)行分類(lèi)。
按傳熱原理,換熱容器可分為直接接觸式和間接接觸式兩類(lèi)。間接接觸式再細分就是常見(jiàn)的蓄能式和直接傳遞熱量的板式、管式換熱器。
蓄能式換熱器
蓄能式的結構緊湊,價(jià)格便宜,單位體積傳熱面大。適合氣-氣交換的場(chǎng)合。同時(shí)若兩種流體不允許有混合的話(huà),是不能采用蓄熱式換熱器的。
夾套式換熱器
夾套式換熱器是間壁式換熱器的一種,在容器外壁安裝夾套制成,結構簡(jiǎn)單;但其加熱面受容器壁面限制,傳熱系數也不高。廣泛用于反應過(guò)程的加熱和冷卻。
沉浸式蛇管換熱器
它結構簡(jiǎn)單,制造、安裝、清洗和維修方便,價(jià)格低廉,又特別適用于高壓流體的冷卻、冷凝,所以現代仍得到廣泛應用。但蛇管式換熱器的體積大、笨重;單位傳熱面積金屬耗量多,傳熱效能低。
噴淋式蛇管換熱器
其優(yōu)點(diǎn)是傳熱效果較沉浸式好,傳熱面積大而且可以改變,檢修和清洗方便。缺點(diǎn)是噴淋不易均勻。主要用于管內流體的冷卻,常設置在室外空氣流通處。
管殼式換熱器可按結構形式分為固定管板式換熱器,浮頭式換熱器,U型管式換熱器和填料函式換熱器等類(lèi)型。
單程列管式換熱器
列管式換熱器
列管式換熱器是目前化工及酒精生產(chǎn)上應用***廣的一種換熱器。結構比較簡(jiǎn)單、緊湊、造價(jià)便宜,但管外不能機械清洗。此種換熱器管束連接在管板上,管板分別焊在外殼兩端,并在其上連接有頂蓋,頂蓋和殼體裝有流體進(jìn)出口接管。通常在管外裝置一系列垂直于管束的擋板。同時(shí)管子和管板與外殼的連接都是剛性的,而管內管外是兩種不同溫度的流體。因此,當管壁與殼壁溫差較大時(shí),由于兩者的熱膨脹不同,產(chǎn)生了很大的溫差應力,以至管子扭彎或使管子從管板上松脫,甚至毀壞換熱器。
浮頭式換熱器
浮頭式換熱器消除了溫差應力,管束可以抽出,以方便清洗管、殼程,介質(zhì)間溫差不受限制,可在高溫、高壓下工作,一般溫度小于等于450度,壓力小于等于6.4兆帕;可用于結垢比較嚴重的場(chǎng)合或管程易腐蝕場(chǎng)合。其缺點(diǎn)是小浮頭易發(fā)生內漏。金屬材料耗量大,成本高20%。結構復雜。
U型管式換熱器
U型管式換熱器結構比較簡(jiǎn)單,但管程不易清洗,只適用于潔凈且不易結垢的鉚料,如高壓氣體的換熱。其缺點(diǎn)是管子內壁清洗困難,管子更換困難,管板上排列的管子少。優(yōu)點(diǎn)是結構簡(jiǎn)單,質(zhì)量輕,適用于高溫高壓條件。
套管式換熱器
套管式換熱器換熱面積大,提高了傳熱效率。但檢修、清洗和拆卸都較麻煩,在可拆連接處容易造成泄漏。
板式換熱器可分為板框式換熱器、螺旋板式換熱器、板翅式換熱器和板殼式換熱器。
板框式換熱器
它具有換熱效率高、熱損失小、結構緊湊輕巧、占地面積小、安裝清洗方便、應用廣泛、使用壽命長(cháng)等特點(diǎn)。在相同壓力損失情況下,其傳熱系數比管式換熱器高3-5倍,占地面積為管式換熱器的三分之一,熱回收率可高達90%以上。
螺旋板式換熱器
螺旋板式是一種新型換熱器,傳熱效率好,運行穩定性高,可多臺共同工作。傳熱效率高,運行可靠性強,阻力小。但螺旋板式換熱器要求焊接質(zhì)量高,檢修比較困難。重量大,剛性差,螺旋板式換熱器運輸和安裝時(shí)應特別注意。
板翅式換熱器
板翅式換熱器傳熱效率高,適應性強,板翅式換熱器可適用于:氣-氣、氣-液、液-液、各種流體之間的換熱以及發(fā)生集態(tài)變化的相變換熱。
板殼式換熱器
其傳熱系數約為管殼式換熱器的2倍。結構緊湊,體積小。耐溫、抗壓,***高工作溫度可達800℃,***高工作壓力達 6.3兆帕。同時(shí)扁平流道中流體高速流動(dòng),且板面平滑,不易結垢,板束可拆出,清洗也方便。但這種換熱器制造工藝較管殼式換熱器復雜,焊接量大且要求高,因而它的推廣應用受到一定限制。
按傳熱強化原件,換熱容器可分為螺紋管換熱器,波紋管換熱器,縱槽管換熱器,翅片管換熱器和螺旋繞管換熱器。
波紋管換熱器
波紋管換熱器是在傳統的列管式換熱器的基礎上,應用強化傳熱理論及換熱管獨特的波峰與波谷的設計,使換熱器的性能有了重大突破。
它繼承了列管式換熱器堅固、耐用、安全、可靠等優(yōu)點(diǎn),同時(shí)又克服了其換熱能力差、易結垢等特點(diǎn)。缺點(diǎn)是抗氧化、耐高溫性能較差。
螺紋管換熱器
螺旋繞管換熱器
它在設計上完全突破了傳統管殼式換熱器的設計思路,從材料選擇到結構形式、外形體積等方面與傳統管殼式換熱器相比均有大幅度變化,多項技術(shù)創(chuàng )新使該換熱器從外觀(guān)到性能等各方面明顯超越了傳統管殼式換熱器,改變了傳統換熱器結構簡(jiǎn)單、體積龐大、外形粗糙、效率低下的特點(diǎn),是傳統換熱器的更新?lián)Q代產(chǎn)品。
弓形換熱器
大部分換熱器都采用弓形折流板,雙弓形和三弓形折流板能使兩種換熱介質(zhì)良好的進(jìn)行接觸,消除換熱器的死角,以提高換熱目的,一般用于于大直徑和大流量場(chǎng)合。
雙殼程換熱器
雙殼程換熱器比單殼程換熱器換熱效果要好。殼程流體只需要較小的流速就可以形成湍流,從而達到提高了殼程流體的對流傳熱系數的目的。只是由于其壓降比同換熱面積的換熱器要大得多,所以在對壓降要求較為嚴格的場(chǎng)合較少使用。
折流桿式換熱器
折流桿式換熱器是1970年美國菲利普石油公司首創(chuàng )的,其初衷是為了改善折流板換熱器中流體誘導振動(dòng)而設計的。其特點(diǎn)是殼程不再設折流板,而由折流桿組成的折流圈來(lái)代替,以達到強化傳熱的目的。
具有補償圈的換熱器
當兩流體的溫度差較大時(shí),可在換熱器的外殼適當位置上焊上一個(gè)補償圈(或膨脹節)。當外殼和管線(xiàn)不同時(shí),補償圈發(fā)生彈性形變、拉伸或壓縮,以適應外殼和管不同的熱膨脹程度,它適用于兩流體溫差不大于70℃,殼程流體壓強不高于600kPa的場(chǎng)合。