在工業(yè)生產(chǎn)中,為了工業(yè)流程的需要,往往需要進行各種不同方式的熱量變換;
如:加熱、冷卻、蒸發(fā)和冷凝等,換熱器就是用來實現(xiàn)上述熱量交換與傳遞的設(shè)備。
通過各種設(shè)備,一邊使熱量從溫度較高的流體傳遞給溫度較低的流體,以滿足生產(chǎn)工藝的需要。
一般換熱器都用金屬材料制成;
其中碳素鋼和低合金鋼大多用于制造中、低壓換熱器;
不銹鋼除主要用于不同的耐腐蝕條件外,奧氏體不銹鋼還可作為耐高、低溫的材料;
銅、鋁及其合金多用于制造低溫換熱器;鎳合金則用于高溫條件下;
非金屬材料除制作墊片零件外,有些已開始用于制作非金屬材料的耐蝕換熱器,如石墨換熱器、氟塑料換熱器和玻璃換熱器等。
換熱器分類
(1)按傳熱方式
換熱器按傳熱方式的不同可分為混合式、蓄熱式和間壁式三類。
混合式換熱器是通過冷、熱流體的直接接觸、混合進行熱量交換的換熱器,又稱接觸式換熱器。
由于兩流體混合換熱后必須及時分離,這類換熱器適合于氣、液兩流體之間的換熱。
例如,化工廠和發(fā)電廠所用的涼水塔中,熱水由上往下噴淋,而冷空氣自下而上吸入;
在填充物的水膜表面或飛沫及水滴表面,熱水和冷空氣相互接觸進行換熱;
熱水被冷卻,冷空氣被加熱,然后依靠兩流體本身的密度差得以及時分離。
蓄熱式換熱器是利用冷、熱流體交替流經(jīng)蓄熱室中的蓄熱體(填料)表面,從而進行熱量交換的換熱器,如煉焦爐下方預(yù)熱空氣的蓄熱室。
這類換熱器主要用于回收和利用高溫廢氣的熱量。
以回收冷量為目的的同類設(shè)備稱蓄冷器,多用于空氣分離裝置中。
間壁式換熱器的冷、熱流體被固體間壁隔開,并通過間壁進行熱量交換的換熱器,因此又稱表面式換熱器,這類換熱器應(yīng)用廣泛。
(2)按換熱器的結(jié)構(gòu)分類可分為:浮頭式換熱器、固定管板式換熱器、U形管板換熱器、板式換熱器等。
板式換熱器已廣泛應(yīng)用于冶金、礦山、石油、化工、電力、醫(yī)藥、食品、化纖、造紙、輕紡、船舶、供熱等部門,可用于加熱、冷卻、蒸發(fā)、冷凝、殺菌消毒、余熱回收等各種情況。
應(yīng)用領(lǐng)域
太陽能利用:參與太陽能集熱板中傳熱介質(zhì)乙二醇等防凍液熱量交換過程,以達到利用太陽能目的。
化學工業(yè):制造氧化鈦、酒精發(fā)酵、合成氨、樹脂合成、制造橡膠、冷卻磷酸、冷卻甲醛水、堿炭工業(yè)、電解制堿。
鋼鐵工業(yè):冷卻淬火油,冷卻電鍍用液、冷卻減速器潤滑油、冷卻軋制機、拉絲機冷卻液。
冶金行業(yè):鋁酸鹽母液的加熱和冷卻,冷卻鋁酸鈉,煉鋁軋機潤滑油冷卻。
機械制造業(yè):各種淬火液冷卻,冷卻壓力機、工業(yè)母機潤滑油,加熱發(fā)動機用油。
食品工業(yè):
制鹽,乳品,醬油,醋的殺菌、冷卻,動植物油加熱、冷卻,啤酒生產(chǎn)中啤酒、麥芽汁的加熱冷卻,制糖,明膠濃縮,殺菌、冷卻,制造谷氨酸鈉。
紡織工業(yè):
各種廢液熱回收,沸騰磷化纖維的冷卻,冷卻粘膠液,醋酸和酸醋酐的冷卻,冷卻堿水溶液,粘膠絲的加熱和冷卻。
造紙工業(yè):
冷卻黑水,漂白用鹽、堿液的加熱、冷卻,玻璃紙廢液的熱回收,加熱蒸煮酸,冷卻氫氧化鈉水溶液,回收漂白張紙的廢液,排氣的凝縮,預(yù)熱濃縮紙漿似的廢液。
集中供暖
熱電廠廢熱區(qū)域供暖,加熱生活用水,鍋爐區(qū)域供暖。
油脂工業(yè):加熱、冷卻合成洗滌劑,加熱鯨油,冷卻植物油,冷卻氫氧化鈉,冷卻甘油、乳化油。
電力工業(yè):發(fā)電機軸泵冷卻,變壓器油冷卻。
船 舶:
柴油機,中央冷卻器,卸套水冷卻器,活塞冷卻器,潤滑油冷卻器,預(yù)熱器,海水淡化系統(tǒng)(包括多級及單級)。
海水養(yǎng)殖育苗:
配套鍋爐給育苗海水升溫已節(jié)約煤炭的使用,從而節(jié)能環(huán)保提高效率。
其他:醫(yī)藥、石油、建陶、玻璃、水泥、地熱利用等。
換熱器又稱熱交換器,是將熱流體的部分熱量傳遞給冷流體的設(shè)備,使流體溫度達到工藝流程規(guī)定的指標的熱量交換設(shè)備。廣泛用于化工、石油、動力、食品及其它許多工業(yè)部門。下面小編就帶大家了解一下它的原理和安裝方法。
換熱器工作原理:
1、表面式換熱器
表面式換熱器是溫度不同的兩種流體在被壁面分開的空間里流動,通過壁面的導(dǎo)熱和流體在壁表面對流,兩種流體之間進行換熱。表面式換熱器有管殼式、套管式和其他型式的換熱器。
2、蓄熱式換熱器
蓄熱式換熱器通過固體物質(zhì)構(gòu)成的蓄熱體,把熱量從高溫流體傳遞給低溫流體,熱介質(zhì)先通過加熱固體物質(zhì)達到一定溫度后,冷介質(zhì)再通過固體物質(zhì)被加熱,使之達到熱量傳遞的目的。蓄熱式換熱器有旋轉(zhuǎn)式、閥門切換式等。
3、流體連接間接式換熱器
流體連接間接式換熱器,是把兩個表面式換熱器由在其中循環(huán)的熱載體連接起來的換熱器,熱載體在高溫流體換熱器和低溫流體之間循環(huán),在高溫流體接受熱量,在低溫流體換熱器把熱量釋放給低溫流體。
4、直接接觸式換熱器
直接接觸式換熱器是兩種流體直接接觸進行換熱的設(shè)備,例如,冷水塔、氣體冷凝器等。
換熱器的安裝方法:
安裝換熱器的基礎(chǔ)必須滿足以使換熱器不發(fā)生下沉,或使管道把過大的變形傳到傳熱器的接管上?;A(chǔ)一般分為兩種:一種為磚砌的鞍形基礎(chǔ),換熱器上沒有鞍式支座而直接放在鞍形基礎(chǔ)上,換熱器與基礎(chǔ)不加固定,可以隨著熱膨脹的需要自由移動。另一種為混凝土基礎(chǔ),換熱器通過鞍式支座由地腳螺栓將其與基礎(chǔ)牢固的連接起來。
在安裝換熱器之前應(yīng)嚴格的進行基礎(chǔ)質(zhì)量的檢查和驗收工作,主要項目如下:基礎(chǔ)表面概況;基礎(chǔ)標高,平面位置,形狀和主要尺寸以及預(yù)留孔是否符合實際要求;地腳螺栓的位置是否正確,螺紋情況是否良好,螺帽和墊圈是否齊全;放置墊鐵的基礎(chǔ)表面是否平整等。
基礎(chǔ)驗收完畢后,在安裝換熱器之前在基礎(chǔ)上放墊鐵,安放墊鐵處的基礎(chǔ)表面必須鏟平,使兩者能很好的接觸。墊鐵厚度可以調(diào)整,使換熱器能達到設(shè)計的水平高度。墊鐵放置后可增加換熱器在基礎(chǔ)上的穩(wěn)定性,并將其重量通過墊鐵均勻地傳遞到基礎(chǔ)上去。墊鐵可分為平墊鐵、斜墊鐵和開口墊鐵。其中,斜墊鐵必須成對使用。地腳螺栓兩側(cè)均應(yīng)有墊鐵,墊鐵的安裝不應(yīng)妨礙換熱器的熱膨脹。
換熱器就位后需用水平儀對換熱器找平,這樣可使各接管都能在不受力的情況下連接管道。找平后,斜墊鐵可與支座焊牢,但不得與下面的平墊鐵或滑板焊死。當兩個以上重疊式換熱器安裝時,應(yīng)在下部換熱器找正完畢,并且地腳螺栓充分固定后,再安裝上部換熱器??沙楣苁鴵Q熱器安裝前應(yīng)抽芯檢查,清掃,抽管束時應(yīng)注意保護密封面和折流板。移動和起吊管束時應(yīng)將管束放置在專用的支承結(jié)構(gòu)上,以避免損傷換熱管。
根據(jù)換熱器的形式,應(yīng)在換熱器的兩端留有足夠的空間來滿足條件(操作)清洗、維修的需要。浮頭式換熱器的固定頭蓋端應(yīng)留有足夠的空間以便能從殼體內(nèi)抽出管束,外頭蓋端必須也留出一米以上的位置以便裝拆外頭蓋和浮頭蓋。
固定管板式換熱器的兩端應(yīng)留出足夠的空間以便能抽出和更換管子。并且,用機械法清洗管內(nèi)時。兩端都可以對管子進行刷洗操作。U形管式換熱器的固定頭蓋應(yīng)留出足夠的空間以便抽出管束,也可在其相對的一端留出足夠的空間以便能拆卸殼體。
換熱器不得在超過銘牌規(guī)定的條件下運行。應(yīng)經(jīng)常對管,殼程介質(zhì)的溫度及壓降進行監(jiān)督,分析換熱管的泄漏和結(jié)垢情況。管殼式換熱器就是利用管子使其內(nèi)外的物料進行熱交換、冷卻、冷凝、加熱及蒸發(fā)等過程,與其他設(shè)備相比較,其余腐蝕介質(zhì)接觸的表面積就顯得非常大,發(fā)生腐蝕穿孔結(jié)合處松弛泄漏的危險性很高,因此對換熱器的防腐蝕和防泄漏的方法也比其他設(shè)備要多加考慮,當換熱器用蒸汽來加熱或用水來冷卻時,水中的溶解物在加熱后,大部分溶解度都會有所提高,而硫酸鈣類型的物質(zhì)則幾乎沒有變化。冷卻水經(jīng)常循環(huán)使用,由于水的蒸發(fā),使鹽類濃縮,產(chǎn)生沉積或污垢。又因水中含有腐蝕性溶解氣體及氯離子等引起設(shè)備腐蝕,腐蝕與結(jié)垢交替進行,激化了鋼材的腐蝕。因此必須經(jīng)過清洗來改善換熱器的性能。由于清洗的困難程度是隨著垢層厚度或沉積的增加而迅速增大的,所以清洗間隔時間不宜過長,應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)裝置的特點,換熱介質(zhì)的性質(zhì),腐蝕速度及運行周期等情況定期進行檢查,修理及清洗。