制冷与空调专业常用换热器简介
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空调换热器工作原理空调换热器是空调系统中的一个重要组件,它通过换热的方式来实现空调系统的制冷和制热功能。
在空调系统中,空调换热器负责将室内的热量传递到室外,或者将室外的热量传递到室内,从而实现室内温度的调节。
空调换热器的工作原理可以分为两个过程,即传热和流体循环。
在传热过程中,空调换热器通过传导、对流和辐射的方式,将热量从一个区域传递到另一个区域。
在流体循环过程中,空调换热器通过循环流体来实现热量的传递和分配。
传热过程中,空调换热器利用金属材料的导热性能,将热量从室内或室外的空气传递到制冷剂或制热剂上。
通过与空气接触,制冷剂或制热剂吸收或释放热量,从而改变其温度。
一般情况下,空调换热器采用的是铜管和铝片的组合结构,铜管用于传递制冷剂或制热剂,而铝片则用于增加传热面积,提高换热效果。
流体循环过程中,空调换热器通过循环泵或风扇来实现流体的循环。
在制冷模式下,循环泵将制冷剂从蒸发器中吸入,经过压缩机的压缩和冷凝器的冷凝后,再通过膨胀阀进入蒸发器,完成一个循环。
在制热模式下,循环泵的工作方式与制冷模式类似,只是制冷剂的流向相反。
而在风冷式空调中,风扇通过吹送空气,带动空气和制冷剂的流动,实现热量的传递和分配。
空调换热器的工作原理决定了其具有一定的优点和特点。
首先,空调换热器具有高效的换热效果,能够快速将热量传递到室内或室外。
其次,空调换热器的结构简单,易于制造和安装。
此外,空调换热器的体积小,占用空间少,可以灵活布置在空调系统中。
最后,空调换热器的使用寿命长,耐腐蚀性能好,能够适应各种环境条件。
然而,空调换热器也存在一些不足之处。
首先,空调换热器的换热效果受到环境温度和湿度的影响较大,当环境条件不理想时,换热效果可能会下降。
其次,空调换热器在使用过程中需要定期清洗和维护,否则会影响其换热效果和使用寿命。
此外,空调换热器的制造和安装成本较高,对于一些经济条件较差的地区来说,可能会造成一定的压力。
空调换热器是空调系统中不可或缺的组件,它通过传热和流体循环的方式实现热量的传递和分配。
图解蒸发器与冷凝器换热过程的目的是转换热量,蒸发器与冷凝器的制冷循环的两个必不可少的换热设备,它们工作性能的好坏,直接影响整个制冷循环的工作效率。
1.蒸发器按照冷却流体的不同,蒸发器分为冷却液体和冷却空气两大类。
(1)冷却液体载冷剂蒸发器又称为间接冷却式蒸发器,简称液体蒸发器,常用的液体载泠剂有水和盐水。
在标准大气压下,盐水的凝固点在0℃以下,比水的凝固点(0℃)低,如Nacl(氯化钠)溶液的浓度为13%时,其凝固点为-10℃;而水的比热比盐水大。
所以水可冷却到0℃,适用于空调系统;盐水可冷却到-10~20℃,广泛应用于冷冻食品和制冰等。
这类蒸发器的主要工作特征:先由制冷剂在蒸发器吸热蒸发,将液体载冷剂冷却,再由液泵将低温液体载冷剂送往冷间降温。
(2)冷却空气载冷剂蒸发器又称直接冷却式蒸发器,制冷剂在管内吸热蒸发而把管外空气的温度降低。
按空气流动的原因,它可分为自然对流式和强迫对流式两种。
·自然对流式冷却空气的蒸发器又称排管,这类蒸发器主要应用于冷库中。
制冷剂在排管内流动吸收周围空气的热量汽化,依靠空气的热压作用自然对流,使库内空气冷却,并维持库内低温状态。
·强迫对流式冷却空气的蒸发器这种蒸发器应用于小型空调系统中,如房间空调器等。
它由几排胀接上纯铝质翅片的盘管组成。
胀接翅片的目的是增加传热面积,加强空气的扰动性,提高蒸发器的传热效率。
铝翅片一般经过阳极化处理,以提高其抗腐蚀性能。
翅片厚度通常为0.12~0.20mm,片距1.5~2.5mm,套片管管径Ф8~Ф16mm。
翅片管换热器的型式主要有三种型式,即L型、平直型、和V型。
V型蒸发器的结构:翅片有平、波纹、冲缝翅片三种。
平翅片虽然加工容易,但刚性差、传热性能不好,现已逐渐淘汰,波纹翅片与平翅片相比,刚性好,传热面积增加,且空气流过波纹翅片时,增加了扰动和搅拌效应,因此传热效率提高1/5左右;而冲逢翅片会使通过翅片的空气在槽缝中窜来窜去,因此其扰动和搅拌性能比波纹管还好,使传热效率比波纹片高1/3,但冲缝翅片空气阻力大,容易积尘结垢,反而可能使空调器的制冷量急剧下降。
板式换热器板式换热器是由许多波纹形的传热板片,按一定的间隔,通过橡胶垫片压紧组成的可拆卸的换热设备。
板片组装时,两组交替排列,板与板之间用粘结剂把橡胶密封板条固定好,其作用是防止流体泄漏并使两板之间形成狭窄的网形流道,换热板片压成各种波纹形,以增加换热板片面积和刚性,并能使流体在低流速成下形成湍流,以达到强化传热的效果。
板上的四个角孔,形成了流体的分配管和泄集管,两种换热介质分别流入各自流道,形成逆流或并流通过每个板片进行热量的交换。
板式换热器的特点:(1)体积小,占地面积少;(2)传热效率高;(3)组装灵活;(4)金属消耗量低;(5)热损失小;(6)拆卸、清洗、检修方便;(7)板式换热器缺点是密封周边较长,容易泄漏,使用温度只能低于150℃,承受压差较小,处理量较小,一旦发现板片结垢必须拆开清洗。
因采用机械绕片,散热翅片与散热管接触面大而紧,传热性能良好、稳定,空气通过阻力小,蒸气或热水流经钢管管内,热量通过紧绕在钢管上翅片传给经过翅片间的空气,达到加热和冷却空气的作用。
板式换热器有哪几部分组成?有什么作用?板式换热器主要由传热板片、密封垫片、两端压板、固定封头、活动封头(头盖)、夹紧螺栓、支架、进出管等组成。
各部件作用如下:一、传热板片传热板片是换热器主要起换热作用的元件,一般波纹做成人字形,按照流体介质的不同,传热板片的材质也不一样,大多采用不锈钢和钛材制作而成。
二、密封垫片板式换热器的密封垫片主要是在换热板片之间起密封作用。
板式换热器的泄漏多是因为密封垫片压错位或者老化引起的。
三、两端压板两端压板主要是夹紧压住所有的传热板片,保证流体介质不泄漏。
四、夹紧螺栓夹紧螺栓主要是起紧固封头和换热板片的作用。
夹紧螺栓一般是通扣螺纹,预紧螺栓时,一定用力矩扳手,使固定板片的力矩均匀。
五、挂架主要是支承换热板片,使其拆卸、清洗、组装等方便。
板式换热机组由板式换热器、智能温控装置、智能电控装置、循环泵、补水泵、稳压膨胀水箱、补(凝)水箱、过滤器、阀门、仪表、传感器、配管底座等组成。
板式换热器原理图液体换热通用型板式换热器用于液体之间热交换,平均温度差大于2℃的工况。
主要型号:BR10、BR20、BR30、BR31、BR35、BR50、BR64、BR80、BR100、BR140等。
空调系统专用型板式换热器空调系统专用型的板式换热器才能实现。
主要型号:BR70C、BR170C等。
颗粒纤维介质专用型板式换热器在酒精酿造,造纸,纺织,及其他含颗粒或纤维介质的热交换中必须采用专用大间隙无阻碍的板式换热器。
主要型号:BPF40、BPF100、BPF170等。
低阻降冷凝专用型板式换热器适用于各种工业气体的冷凝工艺需要,冷凝阻力非常小,又要有很高的传热系数,一般的板式换热器不能实现。
专用冷凝换热器有:BL80、BZL140。
各国替代板片及垫片太平洋公司按照用户的要求开发了各国板片及垫片。
可以满足各种规格进口板式换热器,板片,及垫片的替代要求。
实验室适用型板式换热器BR3,BR6等型号小型板式换热器适用于小流量的场合使用。
例如:实验室,药品生产,机器润滑配套冷却等。
箱形半焊板式换热器系列适用于高温,高压,真空及要求无泄漏的场合。
主要有冷凝型、自由流型、普通换热型1. 板式换热器简介板式换热器是由一系列具有一定波纹形状的金属片叠装而成的一种新型高效换热器。
各种板片之间形成薄矩形通道,通过半片进行热量交换。
它与常规的管壳式换热器相比,在相同的流动阻力和泵功率消耗情况下,其传热系数要高出很多,在适用的范围内有取代管壳式换热器的趋势。
板式换热器的型式主要有框架式(可拆卸式)和钎焊式两大类,板片形式主要有人字形波纹板、水平平直波纹板和瘤形板片三种。
1.1板式换热器的基本结构板式换热器主要由框架和板片两大部分组成。
板片由各种材料的制成的薄板用各种不同形式的磨具压成形状各异的波纹,并在板片的四个角上开有角孔,用于介质的流道。
板片的周边及角孔处用橡胶垫片加以密封。
框架由固定压紧板、活动压紧板、上下导杆和夹紧螺栓等构成。
换热器机电工程技术学院过程091班盖伟随着科技高速发展的今天,换热器已广泛应用国内各个生产领域,换热器跟人们生活息息相关。
换热器顾名思义就是用来热交换的机械设备。
有气体-气体交换,气体-液体交换,液体-液体交换这几种。
就是一种介质热能降低,另一种介质热能增多,达到热平衡,符合Q(吸) =Q(放)的热平衡公式。
在化工生产中换热器可作为加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器等,应用更加广泛。
换热器种类很多,但根据冷、热流体热量交换的原理和方式基本上可分三大类即:间壁式、混合式和蓄热式。
在三类换热器中,间壁式换热器应用最多换热器简介及分类换热器是一种非常重要的换热设备,能够把热量从一种介质传递给另一种介质,在各种工业领域中有很广泛的应用。
尤其在化工、能源、交通、机械、制冷、空调等领域应用更广泛。
换热器能够充分利用工业的二次能源,并且能够实现余热回收和节能。
换热器的种类很多,根据不同的工业领域可以选用不同的换热器,可以更大的发挥换热器的传递热量的作用。
现在由于人们追求换热器重量轻、占地面积少、使用经济性高,从而推动了紧凑式换热表面的发展,所以紧凑式换热器在实际应用中种类很多。
管壳式的换热器在过程工业中的应用很广泛。
除了工业中用到的主要换热器种类,如紧凑式换热器、管壳式换热器、再生器和板式换热器外,还有其他特殊的换热器,如双套管、热管、螺旋式、板壳式、夹套式等。
换热器根据传递过程分为:间接接触式——直接传递式、蓄热式、流化床等。
直接接触式——冷却塔。
根据流动形式分为:并流、逆流、错流。
根据分成情况分类:单程换热器、多程换热器、根据流体的相态分类:气-液换热器、液-液换热器、气-气换热器。
根据传热机理分类:冷凝器、蒸发器1.2常见换热器原理及特点各种换热器的作用、工作原理、结构以及其中工作的流体种类、数量等差别很大,因此几种常见换热器的构造和原理如下:■ 板式换热器的构造原理、特点:板式换热器由高效传热波纹板片及框架组成。
换热器:也称热交换器,换热器是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备,又称热交换器。
换热器:安加热方式分,由电热热交换器,导热油热交换器,火焰式热交换器,气体热热交换器,太阳能热交换器等等。
换热器:安结构分,螺旋板式换热器波纹管换热器列管换热器板式换热器螺旋板换热器 管壳式换热器容积式换热器浮头式换热器管式换热器热管换热器汽水换热器换热机组石墨换热器空气换热器等等。
列如管壳式换热器:又称列管式换热器。
是以封闭在壳体中管束的壁面作为传热面的间壁式换热器。
结构由壳体、传热管束、管板、折流板(挡板)和管箱等部件组成。
壳体多为圆筒形,内部装有管束,管束两端固定在管板上。
进行换热的冷热两种流体,一种在管内流动,称为管程流体;另一种在管外流动,称为壳程流体。
为提高管外流体的传热分系数,通常在壳体内安装若干挡板。
挡板可提高壳程流体速度,迫使流体按规定路程多次横向通过管束,增强流体湍流程度。
换热管在管板上可按等边三角形或正方形排列。
用比母材熔点低的金属材料作为钎料,用液态钎料润湿母材和填充工件接口间隙并使其与母材相互扩散的焊接方法。
钎焊变形小,接头光滑美观,适合于焊接精密、复杂和由不同材料组成的构件,如蜂窝结构板、透平叶片、硬质合金刀具和印刷电路板等。
钎焊前对工件必须进行细致加工和严格清洗,除去油污和过厚的氧化膜,保证接口装配间隙。
间隙一般要求在0.01~0.1毫米之间。
种类根据焊接温度的不同,钎焊可以分为两大类。
焊接加热温度低于450℃称为软钎焊,高于450℃称为硬钎焊。
软钎焊多用于电子和食品工业中导电、气密和水密器件的焊接。
以锡铅合金作为钎料的锡焊最为常用。
软钎料一般需要用钎剂,以清除氧化膜,改善钎料的润湿性能。
钎剂种类很多,电子工业中多用松香酒精溶液软钎焊。
这种钎剂焊后的残渣对工件无腐蚀作用,称为无腐蚀性钎剂。
焊接铜、铁等材料时用的钎剂,由氯化锌、氯化铵和凡士林等组成。
焊铝时需要用氟化物和氟硼酸盐作为钎剂,还有用盐酸加氯化锌等作为钎剂的。
换热器介绍换热器一,定义: 换热器是将热流体的部分热量传递给冷流体,使流体温度达到工艺流程规定的指标的热量交换设备,又称热交换器。
二,换热器的分类适用于不同介质、不同工况、不同温度、不同压力的换热器,结构型式也不同,换热器的具体分类如下:(一)_换热器按传热原理分类1、表面式换热器:表面式换热器是温度不同的两种流体在被壁面分开的空间里流动,通过壁面的导热和流体在壁表面对流,两种流体之间进行换热。
表面式换热器有管壳式、套管式和其他型式的换热器。
2、蓄热式换热器:蓄热式换热器通过固体物质构成的蓄热体,把热量从高温流体传递给低温流体,热介质先通过加热固体物质达到一定温度后,冷介质再通过固体物质被加热,使之达到热量传递的目的。
蓄热式换热器有旋转式、阀门切换式等。
3、流体连接间接式换热器:流体连接间接式换热器,是把两个表面式换热器由在其中循环的热载体连接起来的换热器,热载体在高温流体换热器和低温流体之间循环,在高温流体接受热量,在低温流体换热器把热量释放给低温流体。
4、直接接触式换热器:直接接触式换热器是两种流体直接接触进行换热的设备,例如,冷水塔、气体冷凝器等。
(二)换热器按用途分类1、加热器:加热器是把流体加热到必要的温度,但加热流体没有发生相的变化。
2、预热器:预热器预先加热流体,为工序操作提供标准的工艺参数。
3、过热器:过热器用于把流体(工艺气或蒸汽)加热到过热状态。
4、蒸发器:蒸发器用于加热流体,达到沸点以上温度,使其流体蒸发,一般有相的变化。
(三)按换热器的结构分类可分为:浮头式换热器、固定管板式换热器、U形管板换热器、板式换热器等。
三,换热器类型换热器是化工,石油,动力,食品及其它许多工业部门的通用设备,在生产中占有重要地位.在化工生产中换热器可作为加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器等,应用更加广泛。
换热器种类很多,但根据冷、热流体热量交换的原理和方式基本上可分三大类即:间壁式、混合式和蓄热式。
空调换热器热管、转轮、板式热回收的比较空调换热器热管、转轮、板式回收的比较一、各种热回收装置的图解分析与比较1,转轮式热交换器与热回收系统。
(图1为转轮式热交换器与热回收系统。
)(a)转轮式全热交换器结构示意图;(b)热回收系统1.1 图1中1净化扇形区;2.新风风机;3.排风风机1.2、排风与新风交替逆向流过转轮,具有自净作用1.3、通过转速控制,能适应不同的室外空气参数1.4、回收效率高,可达到70%~90%1.5、能应用于较高温度(≯80℃)的排风系统(1)装置较大,占用建筑面积和空间多(2)接管位置固定,配管灵活性差(3)有传动设备,自身需要消耗动力(4)压力损失较大(5)有少量渗漏,无法完全避免交叉污染转轮式热交换器由转轮蓄热体、驱动电动机、控制器及外壳等部分组成。
外壳分隔成两部分,分别与进风和排风管相连。
电动机功率小于1Kw,装在边角通过三角皮带带动转轮蓄热体以10r/min左右的速度缓慢旋转。
从而把排风中热量(或冷量)贮蓄起来,然后再传递到进风中。
一般情况下,进、排风均应装设过滤器。
转轮式热交换器由于转轮蓄热体的材料不同,可分为四种类型:(1)ET型:由覆有吸湿性涂层的抗腐蚀铝合金箔制成,有优良的吸湿性能,可同时回收显热与潜热。
全热效率可达70%~90%。
(2)RT型:由纯铝箔制成,无吸湿量,主要回收显热。
(3)PT型:由耐腐蚀铝合金箔制成,能耐较高的温度,进行显热交换。
适用于厨房、印染厂及特殊的工业通风系统。
(4)KT 型:由耐腐蚀铝合金箔制成,外涂塑料层,有较强的耐腐蚀性,主要回收显热。
适用于电镀车间、电机试验室、动物饲养房等。
对RT型、PT型,当转轮温度低于排风露点温度时,则能对新风起加湿作用。
2,板翅式全热交换器与热回收系统。
(图2为板翅式全热交换器与热回收系统)(a)板翅式全热交换器结构示意图;(b)热回收系统2.1、图片中1.翅片;2.隔板;3.板翅式热交换器;4.排风机;5.过滤器;6.新风机2.2、没有转动设备,不消耗电力2.3、不需要中间热媒,没有温差损失2.4、设备费用较低(1)设备体积较大,需占用较多建筑空间(2)接管位置固定,设计布置时缺乏灵活性(3)无自净能力其是一种静止式的全热交换器。
冷凝器是一种换热器,用于将气体或蒸气转变成液体,并将管子中的热量以很快的方式传到管子附近的空气中。
冷凝器通常在制冷系统的机件中使用,其工作过程是个放热的过程,因此冷凝器的温度通常较高。
在制冷系统中,冷凝器的主要功能是将高温高压的气态制冷剂冷凝成低温高压的液态制冷剂,这个过程会释放出大量的热量。
冷凝器通常被放置在冷凝器风扇或冷却塔的帮助下,以帮助散热。
根据不同的应用和设计,冷凝器有各种不同的类型,如水冷式冷凝器、空气冷却式冷凝器、蒸发式冷凝器等。
水冷式冷凝器通常由壳体、管束、散热肋片、汽水挡板等组成,空气冷却式冷凝器则通常由空气流道、散热肋片、挡板等组成。
总的来说,冷凝器是制冷系统中不可或缺的一部分,其性能和效率直接影响到整个制冷系统的性能和效率。
因此,选择合适的冷凝器并对其进行适当的维护和保养是非常重要的。
各种换热器工作原理和特点,值得收藏一、换热器1、U形管式换热器每根管子都弯成U形,固定在同一侧管板上,每根管可以自由伸缩,也是为了除去热应力。
性能特点:(1)优点此类换热器的特点是管束可以自由伸缩,不会因管壳之间的温差而产生热应力,热补偿性能好;管程为双管程,流程较长,流速较高,传热性能较好;承压本领强;管束可从壳体内抽出,便于检修和清洗,且结构简单,造价便宜。
(2)缺点是管内清洗不便,管束中心部分的管子难以更换,又因最内层管子弯曲半径不能太小,在管板中心部分布管不紧凑,所以管子数不能太多,且管束中心部分存在间隙,使壳程流体易于短路而影响壳程换热。
此外,为了弥补弯管后管壁的减薄,直管部分需用壁较厚的管子。
这就影响了它的使用场合,仅宜用于管壳壁温相差较大,或壳程介质易结垢而管程介质清洁及不易结垢,高温、高压、腐蚀性强的情形。
2、沉浸式蛇管换热器沉浸式蛇管换热器以蛇形管作为传热元件的换热器,是间壁式换热器种类之一。
依据管外流体冷却方式的不同,蛇管式换热器又分为沉浸式和喷淋式。
(1)优点这是一种古老的换热设备。
它结构简单,制造、安装、清洗和维护和修理便利,便于防腐,能承受高压,价格低廉,又特别适用于高压流体的冷却、冷凝,所以现代仍得到广泛应用。
(2)缺点由于容器体积比管子的体积大得多、笨重、单位传热面积金属耗量多,因此管外流体的表面传热系数较小。
为提高传热系数,容器内可安装搅拌器。
3、列管式换热器冷流体走管内,热流体经折流板走管外,冷、热流体通过间壁换热。
性能特点:列管式换热器的结构比较简单、紧凑、造价便宜,但管外不能机械清洗。
此种换热器管束连接在管板上,管板分别焊在外壳两端,并在其上连接有顶盖,顶盖和壳体装有流体进出口接管。
通常在管外装置一系列垂直于管束的挡板。
同时管子和管板与外壳的连接都是刚性的,而管内管外是两种不同温度的流体。
因此,当管壁与壳壁温差较大时,由于两者的热膨胀不同,产生了很大的温差应力,以至管子扭弯或使管子从管板上松脱,甚至毁坏换热器。
. .. . i. .w. 换热器 换热器的发展已经有近百年的历史,其在国民经济的诸多领域(如食品、制药、石油化工、空调、动力、冶金、轻工等)得到广泛的应用。换热器是化工、石油、制药及能源等行业中应用相当广泛的单元设备之一。 定义:换热器是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备,又称热交换器。 换热器(heat exchanger),是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备,又称热交换器。换热器是制冷空调、暖通、化工、石油、动力、食品及其它许多工业部门的通用设备,在生产中占有重要地位。按使用功能分:冷凝器、蒸发器、再热器、过热器和再沸器等。换热器种类很多,但根据冷、热流体热量交换的原理和方式基本上可分三大类即:间壁式、混合式和蓄热式。在制冷空调、暖通等领域主要涉及混合式换热器和间壁式换热器,其中以间壁式换热器应用最多。
一、混合式换热器 混合式热交换器是依靠冷、热流体直接接触而进行传热的,这种传热方式避免了传热间壁及其两侧的污垢热阻,只要流体间的接触情况良好,就有较大的传热速率。故凡允许流体相互混合的场合,都可以采用混合式热交换器,例如气体的洗涤与冷却、循环水的冷却、汽-水之间的混合加热、蒸汽的冷凝等等。它的应用遍及化工和冶金企业、动力工程、空气调节工程以及其它许多生产部门中。 (1)冷却塔(或称冷水塔) 在这种设备中,用自然通风或机械通风的方法,将生产中已经提高了温度的水进行冷却降温之后循环使用,以提高系统的经济效益。例如热力发电厂或核电站的循环水、合成氨生产中的冷却水等,经过水冷却塔降温之后再循环使用,这种方法在实际工程中得到了广泛的使用。 冷却塔是利用空气同水的接触(直接或间接) 来冷却水的设备。是以水为循环冷却剂,从一系统中吸收热量并排放至大气中,从而降低塔空气温度,制造冷却水可循环使用的设备。 冷却塔主要应用于空调冷却系统、冷冻系列、注塑、制革、发泡、发电、汽轮机、. .. . i. .w. 铝型材加工、空压机、工业水冷却等领域,应用最多的为空调冷却、冷冻、塑胶化工行业。具体划分,如下: A、空气室温调节类:空调设备、冷库、冷藏室、冷冻、冷暖空调等; B、制造业及加工类:食品业、药业、金属铸造、塑胶业、橡胶业、纺织业、钢铁厂、化学品业、石化制品类等; C、机械运转降温类:发电机、汽轮机、空压机、油压机、引擎等; D、其他类行业…… 冷却塔的作用是将携带废热的冷却水在塔体部与空气进行热交换,使废热传输给空气并散入大气中,其结构示意图见图1,工作原理图见图2,实物图见图3。
图1 冷却塔结构示意图 . .. .
i. .w. 图2 冷却塔工作原理图 图3 冷却塔实物图 (2)气体洗涤塔(或称洗涤塔) . .. . i. .w. 在工业上用这种设备来洗涤气体有各种目的,例如用液体吸收气体混合物中的某些组分,除净气体中的灰尘,气体的增湿或干燥等。但其最广泛的用途是冷却气体,而冷却所用的液体以水居多。空调工程中广泛使用的喷淋室,可以认为是它的一种特殊形式。喷淋室不但可以像气体洗涤塔一样对空气进行冷却,而且还可对其进行加热处理。但是,它也有对水质要求高、占地面积大、水泵耗能多等缺点:所以,目前在一般建筑中,喷淋室已不常使用或仅作为加湿设备使用。但是,在以调节湿度为主要目的的纺织厂、卷烟厂等仍大量使。 图4为大型商业建筑用中央空调组合式空调机组段中的喷淋室段。
(a) 喷淋室工作原理图
(b) 喷淋室构件组合示意图 . .. .
i. .w. (c) 喷淋排管示意图 (d) 中央空调组合式空调机组段喷淋室实物图 图4大型商业建筑用中央空调组合式空调机组段中的喷淋室段 (3)喷射式热交换器 在这种设备中,使压力较高的流体由喷管喷出,形成很高的速度,低压流体被引入混合室与射流直接接触进行传热,并一同进入扩散管,在扩散管的出口达到同一压力和温度后送给用户。 . .. . i. .w. (4)混合式冷凝器 这种设备一般是用水与蒸汽直接接触的方法使蒸汽冷凝。
二.间壁式换热器 下面重点介绍本专业应用最多的间壁式换热器。 间壁式换热设备按照其功能可命名,如冷凝器、蒸发器、再热器、过热器和再沸器等; 按换热部件的特点可分为:管壳式换热器、套管式换热器、翅片管式换热器(包括冰箱用丝管式冷凝器、箱壁式冷凝器、吹胀式蒸发器)、板式换热器、板翅式换热器、管带式换热器。 (1)壳管式换热器 壳管式换热器是石油、化工、冶金和制冷等工业部门中应用最普遍(约占70%),理论研究和设计技术最完善,运用可靠性良好的一类换热器。分为列管式和盘管式(平面型和空间型),列管式又分为卧式壳管式与立式壳管式。其研究包括了管程和壳程两侧的传热强化研究。 其由壳体、传热管束、管板、折流板(挡板)和管箱等部件组成。壳体多为圆筒形,部装有管束,管束两端固定在管板上。进行换热的冷热两种流体,一种在管流动,称为管程流体;另一种在管外流动,称为壳程流体。为提高管外流体的传热分系数,通常在壳体安装若干挡板。挡板可提高壳程流体速度,迫使流体按规定路程多次横向通过管束,增强流体湍流程度。 本专业主要用于大型中央空调水冷式机组的水冷式冷凝器、氨制冷系统等,主要有立式壳管式换热器和卧式壳管式冷凝器。下面分别予以介绍: ① 立式壳管式冷凝器
立式壳管式冷凝器的外壳是有钢板焊成的圆柱形筒体,筒体两端焊有多孔管板,在两端管板的对应孔中,用扩胀法或焊接法将无缝钢管固定,成为一个垂直管束。其结构如图5所示。 . .. .
i. .w. 图5 立式壳管式冷凝器 立式冷凝器的主要特点是: 1°由于冷却流量大流速高,故传热系数较高,一般K=600~700(kcal/m2?h?℃)。 2°垂直安装占地面积小,且可以安装在室外。 3°冷却水直通流动且流速大,故对水质要求不高,一般水源都可以作为冷却水。 4°管水垢易清除,且不必停止制冷系统工作。 5°但因立式冷凝器中的冷却水温升一般只有2~4℃,对数平均温差一般在5~6℃左右,故耗水量较大。且由于设备置于空气中,管子易被腐蚀,泄漏时比易被发现。 ② 卧式壳管式冷凝器
卧式冷凝器制冷设备与立式冷凝器有相类似的壳体结构,但在总体上又有很多不同之处,主要区别在于壳体的水平安放和水的多路流动。卧式冷凝器两端管板外面各用一个端盖封闭,端盖上铸有经过设计互相配合的分水筋,把整个管束分隔成几个管组。从而使冷却水从一端端盖下部进入,按顺序流过每个管组,最后从同一端盖上上部流出过程中,要往返4~10个回程。这样做既可以提高管冷却水的流速,从而提高传热系数,又使使高温的制冷剂蒸气从壳体上部的进气管进入管束间. .. . i. .w. 与管冷却水进行充分的热交换。冷凝下来的液体从下部出液管流入贮液筒。具体结构如图6所示,壳式换热器实物图见图7-8。
图6 卧式壳管式冷凝器 图7 弓形折流板管壳式换热器实物图 . .. .
i. .w. 图8 单壳程水平圆缺形折流板管壳式换热器结构示意图 知识补充: 目前国壳管式换热器主要还是采用弓型隔板作为管间的支撑结构,在这种结构的换热器中,流体在壳程呈“z”形流动,在隔板和壳体壁相连处存在流动死区;流体在隔板间分离引起动量的急剧变化而造成压力的严重损失;在隔板与壳体和传热管与隔板之间存在旁路流和泄漏流,降低了流体的有效质量流量,这些缺点导致了壳管式换热器传热系数低、压降高。随着金属材料价格的不断增长和节能工作的迫切需求,促进了高效壳管式换热器的研究和应用。近年来,螺旋隔板换热器作为一种新型的壳管式换热器形式,受到国外学者的广泛关注,并在工业中推广应用,取得了很好的节能、节材经济效益。 折流板是提高换热器工效的重要部件。传统换热器中最普遍应用的是弓形折流板,由于存在阻流与压降大、有流动滞死区、易结垢、传热的平均温差小、振动条件下易失效等缺陷,近年来逐渐被螺旋折流板所取代。理想的螺旋折流板应具有连续的螺旋曲面。由于加工困难,目前所采用的折柳板,一般由若干个1/4的扇形平面板替代曲面相间连接,形成近似的螺旋面。在折流时,流体处于近似螺旋流动状态。相比于弓形折流板,在相同工况下,这样的折流板(被称为非连续型螺旋折流板)可减少压降45%左右,而总传热系数可提高20%~30%,在相同热负荷下,可大大减小换热器尺寸。 螺旋折流板管壳式换热器如下图10所示。 . .. . i. .w. (a)
(b) (c) 壳管式换热器螺旋折流板 图10螺旋折流板管壳式换热器 (2)套管式换热器 套管式换热器是用两种尺寸不同的标准管连接称为同心圆的套管,外面的叫壳程, . .. . i. .w. 部的叫管程。两种不同介质可在壳程和管程逆向流动(或同向)以达到换热的效果。两种不同直径的管子套在一起组成同心套管,每一段套管称为“一程”,程的管(传热管)借U形肘管,而外管用短管依次连接成排,固定于支架上。热量通过管管壁由一种流体传递给另一种流体。通常,热流体(A流体)由上部引入,而冷流体(B流体)则由下部引入。套管中外管的两端与管用焊接或法兰连接。管与U形肘管多用法兰连接,便于传热管的清洗和增减。每程传热管的有效长度取4~7米。这种换热器传热面积最高达18m2,故适用于小容量换热。当外管壁温差较大时,可在外管设置U形膨胀节或外管间采用填料函滑动密封,以减小温差应力。管子可用钢、铸铁、瓷和玻璃等制成,若选材得当,它可用于腐蚀性介质的换热。这种换热器具有若干突出的优点,所以至今仍被广泛用于石油、石油化工等工业部门。具体结构如图11所示,实物图如图12所示。
(d) 图 11 套管式换热器结构图
其主要特点有: