生物技術與制藥
換熱器種類繁多,若按其傳熱面的形狀和結(jié)構(gòu)進行分類可分為管型、板型和其他型 式換熱器。而管型換熱器又可分為管殼式換熱器、套管式換熱器、蛇管式換熱器;板型換熱器可分為板式換熱器、板翅式換熱器、板殼式換熱器、螺旋板式換熱器。 其他型式換熱器是為了滿足一種特殊要求而出現(xiàn)的換熱器,如回轉(zhuǎn)式換熱器、熱管換熱器等。管殼式換熱器若按功能命名又可分為冷凝器、加熱器、再沸器、蒸發(fā)器、過熱器等。以下介紹一些常用的幾種換熱器。
1.固定管板式換熱器
固定管板換熱器的兩端管板,采用焊接方法與殼體連接固定,如圖5-11所示。這種換熱器結(jié)構(gòu)簡單;在相同的殼體直徑內(nèi),排管最多,比較緊湊。由于兩個管板被 換熱管互相支攫,與其他管殼式換熱器相比,管板最薄,不僅造價低而且每根管子內(nèi)側(cè)都能進行清洗。但殼側(cè)清洗較難,不能進行機械清洗,所以宜用于不易結(jié)垢的 流體。當管束和殼體之間的溫差太大而產(chǎn)生不同的熱膨脹時,常會使管子與管板的接口脫開,從而發(fā)生介質(zhì)泄漏。由此可見,這種換熱器適合于溫差不大以及殼程結(jié) 垢不嚴重或能用化學清洗的場合。由于此類換熱器集中了管殼式換熱器的優(yōu)點,因此應用相當廣泛。
2. 浮頭式換熱器
浮頭式換熱器如圖5-12所示。浮頭式換熱器針對固定管板式換熱器的缺陷在結(jié)構(gòu)上做了改進,兩端管板只有一端與殼體固定,而另一端的管板可以在殼體內(nèi)自由移 動,該端稱為浮頭。這類換熱器殼體和管束對熱膨脹是自由的,故當兩種介質(zhì)溫差較大時,管束與殼體之間不產(chǎn)生溫差應力。浮頭端設計成可拆結(jié)構(gòu),使管束可以容 易地插入或抽出(也有設計成不可拆的),這樣為檢修、清洗提供了方便。
浮頭式換熱器適用于管殼壁間溫差較大,或易于腐蝕和易于結(jié)垢的場合。但這類換熱器結(jié)構(gòu)復雜,笨重,造價約比固定管板式高20%左右,材料消耗大。
3. U型管式換熱器
U型管式換熱器如圖5-13所示,U型管式換熱器僅有一塊管板。它是將管子彎成U型,管子兩端固定在同一塊管板上。由于殼體和管子分開,管束可以自由伸縮,不會因管壁、殼壁之間的溫度差而產(chǎn)生熱應力,熱補償性能好。管程為雙管程,流程較長,流速較高,傳熱性能好,承壓能力強。因U型管式換熱器僅有一塊管板,且無浮頭,所以結(jié)構(gòu)簡單,造價比其他換熱器便宜,管束可以從殼體內(nèi)抽出,管外便于清洗,但管內(nèi)清洗困難,所以管內(nèi)的流體必須是清潔及不易結(jié)垢的物料。
U型管式換熱器,一般使用于高溫高壓的情況下。尤其使用在壓力較高的情況下,在彎管段壁厚要加厚,以彌補彎管后管壁的減薄。
4.板式換熱器包括板片式、板翅式和螺旋板式三種結(jié)構(gòu),其中應用最廣的是板片式換熱器,通常簡稱為板式換熱器。
板式換熱器如果是以板作為間壁,則稱為板片式換熱器,如圖5-22所示。在這種換熱器中,由于流體沿板流動的換熱系數(shù)小,通常在板上加翅板或設法使流體作螺 旋狀運動來強化傳熱,這樣構(gòu)成的換熱器稱為板翅式換熱器(圖5-23)和螺旋板式換熱器(圖5-24)。還有一些板式換熱器的間壁被壓制成波紋狀,也同樣能強化傳熱。
板式換熱器具有總傳熱系數(shù)高、占地面積小、能實現(xiàn)多種介質(zhì)換熱、對數(shù)平均溫差小、末端溫差小和使用方便的優(yōu)點,但能承受的工作壓力較低(一般低于2.5MPa),不能用于含有較大固體顆粒的流體。
板式換熱器、管殼式換熱器、冷凝器、蒸發(fā)器、空氣換熱器、儲罐