换热器到底有哪些分类?
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2024年12月03日 15:25:22
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来源:制冷空调换热器

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作者:HETA

     换热器是在两种或多种流体之间进行热量交换的设备,广泛应用于石油、化工、电力、冶金、轻工、建筑等领域[1]。换热器种类繁多,根据不同的分类标准可以划分为多个类型。科学合理的分类有助于人们从多角度认识换热器的特点,进而针对具体应用选择最佳的换热器类型[2]。

     换热器是在两种或多种流体之间进行热量交换的设备,广泛应用于石油、化工、电力、冶金、轻工、建筑等领域[1]。换热器种类繁多,根据不同的分类标准可以划分为多个类型。科学合理的分类有助于人们从多角度认识换热器的特点,进而针对具体应用选择最佳的换热器类型[2]。



一、按用途分类

   

根据换热器在生产生活中的具体用途,可将其分为以下几类[3]:
(1)冷却器:用于将高温流体冷却到所需温度,如发动机冷却器、空气冷却器等。
(2)加热器:用于将低温流体加热到目标温度,如锅炉省煤器、天然气加热器等。
(3)冷凝器:使高温蒸汽冷凝成液体,如电厂凝汽器、制冷设备冷凝器等。
(4)蒸发器:使液体吸热汽化成蒸汽,如锅炉蒸发器、溴化锂吸收式制冷机发生器等。
(5)再生器:利用高温流体将热量回收至低温流体,如高炉热风炉、空气预热器等。

 
二、 按传热面积形状和结构分类      
         
根据换热器的结构,可分为以下几类[4]:

 
三、按材料分类      
         
换热器常用的材料主要有金属、非金属两大类[5]:
(1)金属材料:碳钢、不锈钢、铜、铝、钛等。其中碳钢价格低、强度高,但耐腐蚀性差。不锈钢、铜、钛耐蚀性能好,但价格较高。铝密度小、导热系数高,多用于轻型紧凑设备。
(2)非金属材料:主要为石墨、聚合物等。它们耐腐蚀、重量轻,但强度和导热系数较低。如塑料换热器适用于强腐蚀环境。

四、按整体结构分类      
         
按照换热器部件的装配方式和结构紧凑程度,可分为以下几类[6]:
(1)管壳式:由管束和外壳组成。一种流体在管内流动,另一种在管外壳侧流动。可进一步分为固定管板式、浮头式、U型管式等。
(2)板式:由一组波纹状金属片通过垫片串联而成。两种流体在相邻流道内呈错流换热。
(3)螺旋缠绕式:由两根盘旋的流体管道组成,流体呈螺旋流动。
(4)板翅式:由平行板和翅片叠置而成。一种流体在板间流动,另一种在垂直板面方向的翅片间流动。
(5)印刷电路板式:用精密光蚀工艺在不锈钢板上制作流道,再叠合成整体。流道尺寸小,设备极其紧凑。

 
五、按传热方式分类      
         
根据热量在流体之间的传递方式,换热器可分为以下三类[7]:
(1)间壁式:两种流体被固体壁面隔开,通过间壁进行传热,如管壳式、板式换热器。
(2)直接接触式:两种流体直接混合接触,传热效率高。如喷雾冷却塔、填料塔等。
(3)储热式:先将热量储存在固体中,再间歇地加热冷流体。如蓄热体换热器。

六、实例分析      
         
(1)板式换热器在乳品生产中的应用
乳品生产中的杀菌和预冷环节需要高效紧凑的换热器,板式换热器是最佳选择。其传热系数高,可在3-5秒内将乳品从4℃加热至75℃杀菌,再在15-20秒内冷却至4℃以下[8]。而且,板式换热器易拆洗,能有效避免乳垢积聚,保证卫生条件。

(2)空气预热器在电厂循环流化床锅炉上的应用
循环流化床锅炉烟气温度高,需要设置烟气-空气换热器回收烟气余热以提高锅炉效率。常用的空气预热器有管壳式、套管式、鳍管式等。其中,管壳式换热面积大,布置灵活;套管式结构紧凑,漏风少;鳍管式传热强化显著,设备体积小。工程设计时可根据锅炉参数选择合适的空气预热器类型。

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