在工業生產中實現物料之間熱量傳遞的設備稱為熱交換設備,即熱列管式換熱器。列管式換熱器是化工、動力、食品等許多部門中廣泛使用的一種通用設備。列管式換熱器有很多種。根據其熱量傳遞方式的不同,可分為三種形式,即間壁式、直接接觸式和蓄熱式。
間壁式熱交換器又稱表面式熱交換器或間接式熱交換器。在這種熱交換器中,冷熱流體被固體壁隔開,相互不接觸,熱量從熱流體穿過壁傳遞給冷流體。這種熱交換器適用于冷熱流體不允許直接接觸的場合。間壁式熱交換器應用廣泛,形式多樣。我們將在后面重點介紹。
混合式熱交換器是另一種常用的熱交換器類型,也被稱為直接接觸式熱交換器。在這種熱交換器中,冷熱流體相互接觸,相互混合,傳遞熱量。這種熱交換器結構簡單,傳熱效率高,適用于冷熱流體允許直接接觸和混合的場合。常見的設備有冷水塔、洗滌塔、文氏管和噴射冷凝器。
蓄熱換熱器是回流換熱器的另一個名字,也被稱為蓄熱器。這種換熱器是利用熱容量大的固體蓄熱器,將熱量從熱流體傳遞給冷流體。當蓄熱器與熱流體接觸時,從熱流體接收熱量。蓄熱器溫度升高時,會與冷流體接觸,把熱量傳遞給冷流體,以降低蓄熱器溫度,從而實現熱量交換。這種換熱器結構簡單,耐高溫,常用于回收或冷卻高溫氣體熱量。該設備的不足之處在于體積龐大且無法完全避免兩種流體的混合。
在工業領域,間隔板式熱交換器是最為普遍的一種熱交換設備。根據結構特點,間壁式熱交換器可分為管殼式熱交換器和緊湊式熱交換器。
緊湊型換熱器主要包括螺旋板式換熱器、板式換熱器等類型。
管殼式熱交換器包括管式熱交換器和夾套式熱交換器、套管式熱交換器和蛇管式熱交換器。其中,管式熱交換器被廣泛應用于許多工業部門,作為一種傳統的標準熱交換設備。管式熱交換器具有結構牢固、耐高溫高壓、熱交換表面清洗方便、制造工藝成熟、選材范圍廣、適應性強、處理能力強等特點。這使得它繼續存在于各種熱交換設備的競相發展中。
首先,我們來討論一下管式換熱器的分類。
列管式換熱器將管道以一定的方式固定在管板上,而管板則安裝在殼體內。因此,這種換熱器也被稱為管殼換熱器。常見的管式換熱器主要有固定管板、帶膨脹節的固定管板、浮頭和U型管。
列管式換熱器廠家
1、固定式管板換熱器
這種熱交換器如圖所示。固定管熱交換器的兩端與外殼相連,管道固定在管板上,結構簡單;在相同的外殼直徑中,排水管最多,相對緊湊;由于這種結構外殼程度難以清洗,外殼程度應用于不易結垢和清洗的流體。當管束與外殼之間的溫差過大,產生不同的熱膨脹時,用管子將管板的接口拆下,導致介質泄漏。
2、U型管換熱器
U型管熱交換器的結構特點在于只有一塊管板,并且熱交換管采用了U型設計,管的兩端都固定在同一塊管板上,從而實現了至少兩個管程。管束可自由伸縮。當外殼與U型環熱管之間存在溫差時,不會導致溫差應力產生。U型管熱交換器的優點是結構簡單,只有一塊管板,密封面少,運行可靠;管束可以拔出,管間容易清洗。其缺點是管內清洗困難;由于管道需要一定的彎曲半徑,管板的利用率較低;管束內程管間距大,外程容易短路;內程管壞了不能更換,所以報廢率比外程管高。
3、浮頭換熱器
浮頭換熱器的結構如下圖所示。這個結構的特點是,兩端的管板之一未與外殼連接,它可以在外殼內自由地沿著軸向伸縮,這被稱為浮頭。浮頭換熱器的優點是,當環熱管與外殼之間存在溫差,外殼或環熱管膨脹時,不會互相約束,不會產生溫差應力;管束可以從外殼中取出,方便管道之間的清潔。其缺點是結構復雜,用料量大,成本高;如果浮頭蓋與浮動管板之間密封不嚴密,很容易泄漏,導致兩種介質混合。
4、填料函式換熱器
填料函式熱交換器的結構如圖所示。這種設備的特點是管板只有一端與外殼固定連接,而另一端則通過填料函進行密封。可伸縮的管束設計能夠自由伸縮,不會因外殼壁與管壁溫差而產生溫差應力。填料函式熱交換器的優點是結構比浮頭式熱交換器簡單,制造方便,耗材少,成本低于浮頭式熱交換器;管束可以從外殼中取出,管內管之間可以清洗,維護方便。缺點是填料函嚴不高,外殼程介質可能通過填料函泄漏,不適用于易燃、易爆、有度、有價值的介質。