文档介绍：传热设备
杭州杭氧股份有限公司
1 概述
热量传递条件和方向
在工业生产中和日常生活上,有各种热传递现象。人们把许多实践经验加以总结,得出了这样的结论:凡是不同物体之间或同一物体不同部分存在温度差(即t1-t2>0),就一定有热量传递,而热量传递总是自动地由高温
物体传向低温物体。如煤的燃烧使水沸腾;空调使房间空气变得凉快(或暖和);凉水塔水的冷却……等等,从上述现象,可以得出结论:
“凡有温度差存在,就有热量传递”。
研究传热过程的目的和任务
研究传热过程的目的是应用传热学规律,解决工程上实际问题。如在某种场合
要求尽快把热量传递出去,使物体冷却下来,也就是如何增强传热过程,如压缩机级间冷却器,空分设备各种换热器等;在另一种场合又要求防止和减少热散失,把热量保存起来,也就是如何削弱传热过程,如钴炉保温层,暖水瓶等。这是热量传递的两个方面,是我们经常要碰到的问题,应用传热学原理去给予解决和分析。
换热器分类
工业上将凡是热量由热流体传递给冷流体的设备,统称为热交换器,简称换热器。
换热器的分类有很多种方法。如按使用目的分,可分为冷却器、加热器、蒸发器、冷凝器等;按结构分,可分为管壳式换热器(它又分为列管式、盘管式、套管式)和板式换热器(它又分为板翅式、板片式、螺旋板式);
按材料分,可分为金属换热器(它分为钢、铝、铜等)和非金属换热器(它分为玻璃、陶瓷、塑料、石墨等)。空分设备换热器按工作原理可分为:间壁式换热器、蓄热式换热器和混合式换热器三类。
(1)间壁式换热器冷热流体互不接触,两流体通过间壁(传热面)进行热交换。此类型换热器有主换热器、冷凝蒸发器等。
(2)蓄热式换热器冷热流体在一定时间间隔内,交替通过具有足够热容量的填料(卵石、金属丝等)进行热量传递。如石头蓄冷器、丝网蓄冷器等。
(3)混合式换热器冷热流体通过直接接触和相互混合来进行热量交换,在传热过程中伴有质的交换,它传热速度快,设备结构简单。如空气冷却塔、水冷却塔等。
低温换热器的特点
空分设备换热器在低温下工作,进行低温传热过程,它具有以下特点:
(1)传热过程多数在小温差下进行。传热温差越小,过程的不可逆损失也越小。计算表明,主换热器热端温差减小1℃,能耗减少2%左右;冷凝蒸发器温差减小1℃,能耗减少5%左右。
(2)要求流动阻力小。流动阻力每增加10KPa,空压机排压要提高30 KPa。所以,一般选取较小流速,需要有较大的换热面积,因此宜选用高度
紧凑换热表面。
(3)气体温度接近饱和线时,物理性质变化较大,应采用积分平均温差来计算传热温差,以提高计算精度。
(4)低温换热器所用材料要求在低温下有良好机械性能。最常用材料为铝合金、铜合金、不锈钢等。
(5)低温换热器应结构紧凑、体积小、重量轻。
(6)换热器跑冷损失直接影响低温设备的能耗,所以应采取有效保冷措施。
2 板翅式换热器
板翅式换热器的发展
二十世纪三十年代,板翅式换热器首先在航空工业上被采用,它结构紧凑、轻巧、传热效率高等特点引起了研究人员和设计工作者的兴趣。随后在制冷、石油化工、空气分离、航