在管式换热器内进行换热的两种流体,一种在管内流动,其行程称为管程;一种在管外流动,其行程称为壳程。管束的壁面即为传热面。为提高管外流体给热系数,通常在壳体内安装一定数量的横向折流档板。折流档板不仅可防止流体短路,增加流体速度,还迫使流体按规定路径多次错流通过管束,使湍动程度大为增加。常用的档板有圆缺形和圆盘形两种,前者应用更为广泛.。流体在管内每通过管束一次称为一个管程,每通过壳体一次称为一个壳程。为提高管内流体的速度,可在两端封头内设置适当隔板,将全部管子平均分隔成若干组。这样,流体可每次只通过部分管子而往返管束多次,称为多管程。同样,为提高管外流速,可在壳体内安装纵向档板使流体多次通过壳体空间,称多壳程。在管式换热器内,由于管内外流体温度不同,壳体和管束的温度也不同。
压力降
增加工艺物流流体的流速,可增加对流换热系数,从而提高总传热系数,使换热器的结构紧凑,但增加流速将增加换热器的压力降,从而使得换热器的磨蚀和振动破坏加剧等。同时,压力降增加使得换热器在运行过程的动力消耗增大,因此,大允许的压力降范围一般限制如表所示。
在实际应用中,壳管式换热器可以适应各种流体,包括水、蒸汽、空气、油等,因此在不同领域都有广泛的应用。例如,它们可用于加热建筑物、加工化工产品、发电厂的冷却以及制冷系统中的热交换等。
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。这种换热器结构较简单,操作可靠,可用各种结构材料(主要是金属材料)制造,能在高温、高压下使用,是目前应用广的类型。
按换热器的用途分类
(1)加热器:加热器用于把流体加热到所需的温度,被加热流体在加热过程中不发生相变。
(2)预热器:预热器用于流体的预热,以提高整套工艺装置的效率。
(3)过热器:过热器用于加热饱和蒸汽,使其达到过热状态。
(4)蒸发器:蒸发器用于加热液体,使之蒸发汽化。
(5)再沸器:再沸器是蒸馏过程的设备,用于加热已冷凝的液体,使之再受热汽化。
(6)冷却器:冷却器用于冷却流体,使之达到所需要的温度。
(7)冷凝器:冷凝器用于冷凝饱和蒸汽,使之放出潜热而凝结液化。
板式换热器和管式换热器的区别和优缺点
1、结构紧凑,占地面积小,同等能力与管式换热器相比,设备换热面积可减少2/3以上,占地面积减少1/4以上,交通和移动极为方便。
2、冷却水消耗量小,不易结垢。由于设备结构的制造特性,流体容易形成湍流,从而提高了两种介质之间的能量传递速率。随着流体、灰尘和杂质的运动。原管壳式冷却器每年都要除垢,冷却效果不好;而目前的板式换热器已经投入运行,冷却效果还是相当不错的,结垢速度极慢且少,大大减少了冷却水。在同样的情况下,一台泵的开启次数少于原来的一台。
3、无需保温,热,两种介质之间可以直接进行能量交换,无需采取保温措施,传热系数为1 000~3 500 W/(m2·K),即远管式换热器的传热系数为120-250W/(m2·K),在减少保温层的情况下大大提高了传热效率。
4. 安装方便,易于清洁和维护。安装板式换热器时,只需将冷热介质管道与设备进出口通过角对流连接即可;维护和清洁时,直接拆卸进出水口。法兰,注意不要折板,调整工艺操作,清洗干净,降低员工劳动强度。
5、回收低品位热能,节能效果显着。板式换热器可合理回收低品位热能,可将温度从65℃左右降低到38℃左右,大大降低了低品位热能。