夾套式熱交換器

夾套式熱交換器

夾套式換熱器間壁式換熱器的一種,在容器外壁安裝夾套製成,結構簡單;但其加熱面受容器壁面限制,傳熱係數也不高。為提高傳熱係數且使釜內液體受熱均勻,可在釜內安裝攪拌器.當夾套中通入冷卻水或無相變的加熱劑時,亦可在夾套中設置螺旋隔板或其它增加湍動的措施,以提高夾套一側的給熱係數。為補充傳熱面的不足,也可在釜內部安裝蛇管。夾套式換熱器廣泛用於反應過程的加熱和冷卻。

換熱器


傳熱設備簡稱換熱器,是化工、石油、動力、輕工等許多工業部門中應用最為廣泛的設備之一。按用途可分為加熱器、冷卻器冷凝器和蒸發器等。由於生產的規模、物料的性質、傳熱的要求等各不相同,故換熱器的類型也是多種多樣的。本章主要討論:主要類型換熱器的性能和特點,以便根據工藝要求選用適當的類型;換熱器傳熱面積的計算,基本尺寸的確定,以及流體阻力的核算等,以便在系列化標準的換熱器中選定適用的規格。

換熱器的分類


換熱器按其傳熱特徵可分為以下三大類。
1、直接接觸式
直接接觸式換熱器中,冷、熱兩流體通過直接混合而實現熱量交換。在工藝上允許兩種流體相互混合的情況下,這是比較方便和有效的,且其結構也比較簡單。直接接觸式換熱器常用於氣體的冷卻或水蒸氣的冷凝。
2、蓄熱式
蓄熱式換熱器簡稱蓄熱器,它主要由熱容量較大的蓄熱室構成,室中可充填耐火磚或金屬帶等作為填料。當冷、熱兩種流體交替地通過同一蓄熱室時,即可通過填料將得自熱流體的熱量,傳遞給冷流體,達到換熱的目的。為適應連續操作,至少需要兩個蓄熱器交替使用。這類換熱器的結構較為簡單,且可耐高溫,常用於氣體的餘熱或冷量的利用。其缺點是設備體積較大,而且兩種流體交替時難免有一定程度的混合。
3、間壁式
間壁式換熱器的特點是在冷熱兩種流體之間用一金屬壁(或石墨等耐腐蝕且導熱性能較好的非金屬壁)隔開,以使兩種流體在不相混合的情況下進行熱量傳遞。

夾套式換熱器構造


夾套裝在容器的外部,夾套與容器之間形成密封空間為加熱或冷卻介質的通道。夾套通常用鋼和鑄鐵製成,可焊接在器壁上或者用螺釘固定在容器的法蘭上,夾套式換熱器主要用於加熱或冷卻。當用蒸汽進行加熱時,蒸汽由上部接管進入夾套,冷凝水則由下部接管排出。
夾套式換熱器的傳熱係數較小,傳熱面積又受容器限制,因此,適用於傳熱量不太大的場合。為了提高其傳熱性能,可在容器內安裝攪拌器,使器內液體作強制對流。為了彌補傳熱面積的不足,可在容器內加設蛇管等。

強化夾套式換熱器傳熱過程


強化傳熱的目的是以最小的傳熱設備獲得最大的換熱能力。根據傳熱的基本方程,強化傳熱過程主要有如下幾種途徑:
1、增大傳熱面積A
增大傳熱面積A可以增加傳熱量。但隨著設備的增大,投資和維修費用也相應增加。這種途徑是否採用,要看傳熱量的增加能否補償費用上的增加。
夾套式熱交換器
夾套式熱交換器
2、增加傳熱平均溫度差
在理論上可採用提高加熱介質溫度或降低冷卻介質溫度的辦法。但這往往受客觀條件(如蒸汽壓力、氣溫水溫等)和工藝條件(如製品的熱敏性、冰點等)的限制。提高蒸汽壓力,設備的造價會隨之提高。但在一定的
汽源壓力下。可採取降低燕汽管道阻力的方祛以提高加熱蒸氣的壓力。
3、減小傳熱熱阻,提高傳熱係數K
這是強化傳熱過程的有效途徑。在這些熱阻中,若有一個熱阻很大,而其他的熱阻比較小,則應從降低最大熱阻著手。換熱器剛使用時,由於沒有垢層,流體對流傳熱熱阻是主要方面,減小這項熱阻主要靠提高流速,增加流體的湍動程度來實現。
如將換熱器由單程改為多程,加裝擋板使用螺旋板式換熱器等都能加大流體的流速。在管內適當裝入一些添加物亦可起到增強湍動,破壞滯流內層的作用。隨著換熱器使用時間的延長,垢層熱阻逐漸增大,因此防止結垢,及時清除污垢,也是強化傳熱的關鍵。