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    板式換熱器的發展歷史

    2018/6/2 17:08:29??????點擊:
     60年代左右,由于空間技術和尖端科學的迅速發展,迫切需要各種高效能緊湊型的換熱器,再加上沖壓、釬焊和密封等技術的發展,換熱器制造工藝得到進一步完善,從而推動了緊湊型板面式換熱器的蓬勃發展和廣泛應用。此外,自60年代開始,為了適應高溫和高壓條件下的換熱和節能的需要,典型的管殼式換熱器也得到了進一步的發展。70年代中期,為了強化傳熱,在研究和發展熱管的基礎上又創制出熱管式換熱器。


      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,這類換熱器應用廣。


      間壁式換熱器根據傳熱面的結構不同可分為管式、板面式和其他型式。管式換熱器以管子表面作為傳熱面,包括蛇管式換熱器、套管式換熱器和管殼式換熱器等;板面式換熱器以板面作為傳熱面,包括板式換熱器、螺旋板換熱器、板翅式換熱器、板殼式換熱器和傘板換熱器等;其他型式換熱器是為滿足某些特殊要求而設計的換熱器,如刮面式換熱器、轉盤式換熱器和空氣冷卻器等。


      換熱器中流體的相對流向一般有順流和逆流兩種。順流時,入口處兩流體的溫差大,并沿傳熱表面逐漸減小,至出口處溫差為小。逆流時,沿傳熱表面兩流體的溫差分布較均勻。在冷、熱流體的進出口溫度一定的條件下,當兩種流體都無相變時,以逆流的平均溫差大順流小。 在完成同樣傳熱量的條件下,采用逆流可使平均溫差增大,換熱器的傳熱面積減??;若傳熱面積不變,采用逆流時可使加熱或冷卻流體的消耗量降低。前者可節省設備費,后者可節省操作費,故在設計或生產使用中應盡量采用逆流換熱。 當冷、熱流體兩者或其中一種有物相變化(沸騰或冷凝)時,由于相變時只放出或吸收汽化潛熱,流體本身的溫度并無變化,因此流體的進出口溫度相等,這時兩流體的溫差就與流體的流向選擇無關了。除順流和逆流這兩種流向外,還有錯流和折流等流向。


      在傳熱過程中,降低間壁式換熱器中的熱阻,以提高傳熱系數是一個重要的問題。熱阻主要來源于間壁兩側粘滯于傳熱面上的流體薄層(稱為邊界層),和換熱器使用中在壁兩側形成的污垢層,金屬壁的熱阻相對較小。 增加流體的流速和擾動性,可減薄邊界層,降低熱阻提高給熱系數。但增加流體流速會使能量消耗增加,故設計時應在減小熱阻和降低能耗之間作合理的協調。為了降低污垢的熱阻,可設法延緩污垢的形成,并定期清洗傳熱面。


      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

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