制冷與空調(diào)專業(yè)常用換熱器簡介
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1、 換熱器 換熱器的發(fā)?展已經(jīng)有近?百年的歷史?,其在國民經(jīng)?濟(jì)的諸多領(lǐng)?域(如食品、制藥、石油化工、空調(diào)、動(dòng)力、冶金、輕工等)得到廣泛的?應(yīng)用。換熱器是化?工、石油、制藥及能源?等行業(yè)中應(yīng)?用相當(dāng)廣泛?的單元設(shè)備?之一。 定義:換熱器是將?熱流體的部?分熱量傳遞?給冷流體的?設(shè)備,又稱熱交換?器。 換熱器(heat excha?nger),是將熱流體?的部分熱量?傳遞給冷流?體的設(shè)備,又稱熱交換?器。換熱器是制?冷空調(diào)、暖通、化工、石油、動(dòng)力、食品及其它?許多工業(yè)部?門的通用設(shè)?備,在生產(chǎn)中占?有重要地位?。按使用功能?分:冷凝器、蒸發(fā)器、再熱器、過熱器和再?沸器等。換熱器種類?很多,
2、但根據(jù)冷、熱流體熱量?交換的原理?和方式基本?上可分三大?類即:間壁式、混合式和蓄?熱式。在制冷空調(diào)?、暖通等領(lǐng)域?主要涉及混?合式換熱器?和間壁式換?熱器,其中以間壁?式換熱器應(yīng)?用最多。 一、混合式換熱?器 混合式熱交?換器是依靠?冷、熱流體直接?接觸而進(jìn)行?傳熱的,這種傳熱方?式避免了傳?熱間壁及其?兩側(cè)的污垢?熱阻,只要流體間?的接觸情況?良好,就有較大的?傳熱速率。故凡允許流?體相互混合?的場合,都可以采用?混合式熱交?換器,例如氣體的?洗滌與冷卻?、循環(huán)水的冷?卻、汽-水之間的混?合加熱、蒸汽的冷凝?等等。它的應(yīng)用遍?及化工和冶?金企業(yè)、動(dòng)力工程、空氣調(diào)節(jié)工?程以及其它?許
3、多生產(chǎn)部?門中。 (1)冷卻塔(或稱冷水塔?) 在這種設(shè)備?中,用自然通風(fēng)?或機(jī)械通風(fēng)?的方法,將生產(chǎn)中已?經(jīng)提高了溫?度的水進(jìn)行?冷卻降溫之?后循環(huán)使用?,以提高系統(tǒng)?的經(jīng)濟(jì)效益?。例如熱力發(fā)?電廠或核電?站的循環(huán)水?、合成氨生產(chǎn)?中的冷卻水?等,經(jīng)過水冷卻?塔降溫之后?再循環(huán)使用?,這種方法在?實(shí)際工程中?得到了廣泛?的使用。 冷卻塔是利?用空氣同水?的接觸(直接或間接?) 來冷卻水的?設(shè)備。是以水為循?環(huán)冷卻劑,從一系統(tǒng)中?吸收熱量并?排放至大氣?中,從而降低塔?內(nèi)空氣溫度?,制造冷卻水?可循環(huán)使用?的設(shè)備。 冷卻塔主要?應(yīng)用于空調(diào)?冷卻系統(tǒng)、冷凍系列、注塑、制革、發(fā)泡、發(fā)電、汽
4、輪機(jī)、鋁型材加工?、空壓機(jī)、工業(yè)水冷卻?等領(lǐng)域,應(yīng)用最多的?為空調(diào)冷卻?、冷凍、塑膠化工行?業(yè)。具體劃分,如下: A、空氣室溫調(diào)?節(jié)類:空調(diào)設(shè)備、冷庫、冷藏室、冷凍、冷暖空調(diào)等?; B、制造業(yè)及加?工類:食品業(yè)、藥業(yè)、金屬鑄造、塑膠業(yè)、橡膠業(yè)、紡織業(yè)、鋼鐵廠、化學(xué)品業(yè)、石化制品類?等; C、機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)降?溫類:發(fā)電機(jī)、汽輪機(jī)、空壓機(jī)、油壓機(jī)、引擎等; D、其他類行業(yè)?…… 冷卻塔的作?用是將攜帶?廢熱的冷卻?水在塔體內(nèi)?部與空氣進(jìn)?行熱交換,使廢熱傳輸?給空氣并散?入大氣中,其結(jié)構(gòu)示意?圖見圖1,工作原理圖?見圖2,實(shí)物圖見圖?3。 圖1 冷卻塔結(jié)構(gòu)?示意圖 圖2
5、冷卻塔工作?原理圖 圖3 冷卻塔實(shí)物?圖 (2)氣體洗滌塔?(或稱洗滌塔?) 在工業(yè)上用?這種設(shè)備來?洗滌氣體有?各種目的,例如用液體?吸收氣體混?合物中的某?些組分,除凈氣體中?的灰塵,氣體的增濕?或干燥等。但其最廣泛?的用途是冷?卻氣體,而冷卻所用?的液體以水?居多??照{(diào)工程中?廣泛使用的?噴淋室,可以認(rèn)為是?它的一種特?殊形式。噴淋室不但?可以像氣體?洗滌塔一樣?對(duì)空氣進(jìn)行?冷卻,而且還可對(duì)?其進(jìn)行加熱?處理。但是,它也有對(duì)水?質(zhì)要求高、占地面積大?、水泵耗能多?等缺點(diǎn):所以,目前在一般?建筑中,噴淋室已不?常使用或僅?作為加濕設(shè)?備使用。但是,在以調(diào)節(jié)濕?度為主要目?的的紡織
6、廠?、卷煙廠等仍?大量使。 圖4為大型?商業(yè)建筑用?中央空調(diào)組?合式空調(diào)機(jī)?組段中的噴?淋室段。 (a) 噴淋室工作?原理圖 (b) 噴淋室構(gòu)件?組合示意圖? (c) 噴淋排管示?意圖 (d) 中央空調(diào)組?合式空調(diào)機(jī)?組段噴淋室?實(shí)物圖 圖4大型商?業(yè)建筑用中?央空調(diào)組合?式空調(diào)機(jī)組?段中的噴淋?室段 (3)噴射式熱交?換器 在這種設(shè)備?中,使壓力較高?的流體由噴?管噴出,形成很高的?速度,低壓流體被?引入混合室?與射流直接?接觸進(jìn)行傳?熱,并一同進(jìn)入?擴(kuò)散管,在擴(kuò)散管
7、的?出口達(dá)到同?一壓力和溫?度后送給用?戶。 (4)混合式冷凝?器 這種設(shè)備一?般是用水與?蒸汽直接接?觸的方法使?蒸汽冷凝。 二.間壁式換熱?器 下面重點(diǎn)介?紹本專業(yè)應(yīng)?用最多的間?壁式換熱器?。 間壁式換熱?設(shè)備按照其?功能可命名?,如冷凝器、蒸發(fā)器、再熱器、過熱器和再?沸器等; 按換熱部件?的特點(diǎn)可分?為:管殼式換熱?器、套管式換熱?器、翅片管式換?熱器(包括冰箱用?絲管式冷凝?器、箱壁式冷凝?器、吹脹式蒸發(fā)?器)、板式換熱器?、板翅式換熱?器、管帶式換熱?器。 (1)殼管式換熱?器 殼管式換熱?器是石油、化工、冶金和制冷?等工業(yè)部門?中應(yīng)用最普?遍(約占70%),理論
8、研究和?設(shè)計(jì)技術(shù)最?完善,運(yùn)用可靠性?良好的一類?換熱器。分為列管式?和盤管式(平面型和空?間型),列管式又分?為臥式殼管?式與立式殼?管式。其研究包括?了管程和殼?程兩側(cè)的傳?熱強(qiáng)化研究?。 其由殼體、傳熱管束、管板、折流板(擋板)和管箱等部?件組成。殼體多為圓?筒形,內(nèi)部裝有管?束,管束兩端固?定在管板上?。進(jìn)行換熱的?冷熱兩種流?體,一種在管內(nèi)?流動(dòng),稱為管程流?體;另一種在管?外流動(dòng),稱為殼程流?體。為提高管外?流體的傳熱?分系數(shù),通常在殼體?內(nèi)安裝若干?擋板。擋板可提高?殼程流體速?度,迫使流體按?規(guī)定路程多?次橫向通過?管束,增強(qiáng)流體湍?流程度。 本專業(yè)主要?用于大型中?央空調(diào)
9、水冷?式機(jī)組的水?冷式冷凝器?、氨制冷系統(tǒng)?等,主要有立式?殼管式換熱?器和臥式殼?管式冷凝器?。下面分別予?以介紹: ① 立式殼管式?冷凝器 立式殼管式?冷凝器的外?殼是有鋼板?焊成的圓柱?形筒體,筒體兩端焊?有多孔管板?,在兩端管板?的對(duì)應(yīng)孔中?,用擴(kuò)脹法或?焊接法將無?縫鋼管固定?,成為一個(gè)垂?直管束。其結(jié)構(gòu)如圖?5所示。 圖5 立式殼管式?冷凝器 立式冷凝器?的主要特點(diǎn)?是: 1由于冷卻流?量大流速高?,故傳熱系數(shù)?較高,一般K=600~700(kcal/m2?h?℃)。 2垂直安裝占?地面積小,且可以安裝?在室外。 3冷卻水直通?流動(dòng)且流速?大,故對(duì)水質(zhì)要?
10、求不高,一般水源都?可以作為冷?卻水。 4管內(nèi)水垢易?清除,且不必停止?制冷系統(tǒng)工?作。 5但因立式冷?凝器中的冷?卻水溫升一?般只有2~4℃,對(duì)數(shù)平均溫?差一般在5?~6℃左右,故耗水量較?大。且由于設(shè)備?置于空氣中?,管子易被腐?蝕,泄漏時(shí)比易?被發(fā)現(xiàn)。 ② 臥式殼管式?冷凝器 臥式冷凝器?制冷設(shè)備與立式冷凝?器有相類似?的殼體結(jié)構(gòu)?,但在總體上?又有很多不?同之處,主要區(qū)別在?于殼體的水?平安放和水?的多路流動(dòng)?。臥式冷凝器?兩端管板外?面各用一個(gè)?端蓋封閉,端蓋上鑄有?經(jīng)過設(shè)計(jì)互?相配合的分?水筋,把整個(gè)管束?分隔成幾個(gè)?管組。從而使冷卻?水從一端端?蓋下部進(jìn)入?,按順序流過?
11、每個(gè)管組,最后從同一?端蓋上上部?流出過程中?,要往返4~10個(gè)回程?。這樣做既可?以提高管內(nèi)?冷卻水的流?速,從而提高傳?熱系數(shù),又使使高溫?的制冷劑蒸?氣從殼體上?部的進(jìn)氣管?進(jìn)入管束間?與管內(nèi)冷卻?水進(jìn)行充分?的熱交換。冷凝下來的?液體從下部?出液管流入?貯液筒。具體結(jié)構(gòu)如?圖6所示,殼式換熱器?實(shí)物圖見圖?7-8。 圖6 臥式殼管式?冷凝器 圖7 弓形折流板?管殼式換熱?器實(shí)物圖 圖8 單殼程水平?圓缺形折流?板管殼式換?熱器結(jié)構(gòu)示?意圖 知識(shí)補(bǔ)充: 目前國內(nèi)殼?管式換熱器?主要還是采?用弓型隔板?作為管間的?支撐結(jié)構(gòu),在這種結(jié)構(gòu)?的換熱器中?,流體在殼程?呈
12、“z”形流動(dòng),在隔板和殼?體內(nèi)壁相連?處存在流動(dòng)?死區(qū);流體在隔板?間分離引起?動(dòng)量的急劇?變化而造成?壓力的嚴(yán)重?損失;在隔板與殼?體和傳熱管?與隔板之間?存在旁路流?和泄漏流,降低了流體?的有效質(zhì)量?流量,這些缺點(diǎn)導(dǎo)?致了殼管式?換熱器傳熱?系數(shù)低、壓降高。隨著金屬材?料價(jià)格的不?斷增長和節(jié)?能工作的迫?切需求,促進(jìn)了高效?殼管式換熱?器的研究和?應(yīng)用。近年來,螺旋隔板換?熱器作為一?種新型的殼?管式換熱器?形式,受到國內(nèi)外?學(xué)者的廣泛?關(guān)注,并在工業(yè)中?推廣應(yīng)用,取得了很好?的節(jié)能、節(jié)材經(jīng)濟(jì)效?益。 折流板是提?高換熱器工?效的重要部?件。傳統(tǒng)換熱器?中最普遍應(yīng)?用的是弓形?折流板,由
13、于存在阻?流與壓降大?、有流動(dòng)滯死?區(qū)、易結(jié)垢、傳熱的平均?溫差小、振動(dòng)條件下?易失效等缺?陷,近年來逐漸?被螺旋折流?板所取代。理想的螺旋?折流板應(yīng)具?有連續(xù)的螺?旋曲面。由于加工困?難,目前所采用?的折柳板,一般由若干?個(gè)1/4的扇形平?面板替代曲?面相間連接?,形成近似的?螺旋面。在折流時(shí),流體處于近?似螺旋流動(dòng)?狀態(tài)。相比于弓形?折流板,在相同工況?下,這樣的折流?板(被稱為非連?續(xù)型螺旋折?流板)可減少壓降?45%左右,而總傳熱系?數(shù)可提高2?0%~30%,在相同熱負(fù)?荷下,可大大減小?換熱器尺寸?。 螺旋折流板?管殼式換熱?器如下圖1?0所示。 (a) (b)
14、(c) 殼管式換熱?器螺旋折流?板 圖10螺旋?折流板管殼?式換熱器 (2)套管式換熱?器 套管式換熱?器是用兩種?尺寸不同的?標(biāo)準(zhǔn)管連接?稱為同心圓?的套管,外面的叫殼?程, 內(nèi)部的叫管?程。兩種不同介?質(zhì)可在殼程?和管程內(nèi)逆?向流動(dòng)(或同向)以達(dá)到換熱?的效果。兩種不同直?徑的管子套?在一起組成?同心套管,每一段套管?稱為“一程”,程的內(nèi)管(傳熱管)借U形肘管?,而外管用短?管依次連接?成排,固定于支架?上。熱量通過內(nèi)?管管壁由一?種流體傳遞?給另一種流?體。通常,熱流體(A流體)由上部引入?,而冷流體(B流體)則由下部引?入。套管中外管?的兩端與內(nèi)?管用焊接或?法蘭連接。內(nèi)管與U形
15、?肘管多用法?蘭連接,便于傳熱管?的清洗和增?減。每程傳熱管?的有效長度?取4~7米。這種換熱器?傳熱面積最?高達(dá)18m?2,故適用于小?容量換熱。當(dāng)內(nèi)外管壁?溫差較大時(shí)?,可在外管設(shè)?置U形膨脹?節(jié)或內(nèi)外管?間采用填料?函滑動(dòng)密封?,以減小溫差?應(yīng)力。管子可用鋼?、鑄鐵、陶瓷和玻璃?等制成,若選材得當(dāng)?,它可用于腐?蝕性介質(zhì)的?換熱。這種換熱器?具有若干突?出的優(yōu)點(diǎn),所以至今仍?被廣泛用于?石油、石油化工等?工業(yè)部門。具體結(jié)構(gòu)如?圖11所示?,實(shí)物圖如圖?12所示。 (d) 圖 11 套管式換熱?器結(jié)構(gòu)圖 其主要特點(diǎn)?有: ①結(jié)構(gòu)簡單,傳熱面積增?減自如。因?yàn)樗蓸?biāo)?
16、準(zhǔn)構(gòu)件組合?而成,安裝時(shí)無需?另外加工。 ?、趥鳠嵝芨?。它是一種純?逆流型換熱?器,同時(shí)還可以?選取合適的?截面尺寸,以提高流體?速度,增大兩側(cè)流?體的給熱系?數(shù),因此它的傳?熱效果好。液-液換熱時(shí),傳熱系數(shù)為? 870~1750W?/(m 2℃)。 這一點(diǎn)特別?適合于高壓?、小流量、低給熱系數(shù)?流體的換熱?,特別適用于?小型水冷式?制冷與空調(diào)?裝置。套管式換熱?器的缺點(diǎn)是?占地面積大?;單位傳熱面?積金屬耗量?多,約為管殼式?換熱器的5?倍;管接頭多,易泄漏;流阻大。 結(jié)構(gòu)簡單,工作適應(yīng)范?圍大,傳熱面積增?減方便,兩側(cè)流體均?可提高流速?,使傳熱面的?兩側(cè)都可以?有較
17、高的傳?熱系數(shù);缺點(diǎn)是單位?傳熱面的金?屬消耗量大?,檢修、清洗和拆卸?都較麻煩,在可拆連接?處容易造成?泄漏。為增大傳熱?面積、提高傳熱效?果,可在內(nèi)管外?壁加設(shè)各種?形式的翅片?,并在內(nèi)管中?加設(shè)刮膜擾?動(dòng)裝置,以適應(yīng)高粘?度流體的換?熱。 (a) (b) 圖12 套管式換熱?器實(shí)物圖 (3)翅片管式換?熱器 基于制冷與?低溫技術(shù)中?的特定工作?條件,絕大多數(shù)場?合都是使用?間壁式換熱?器,其中尤以傳?熱元件為管?子的熱交換?器在制冷與?低溫裝置中?應(yīng)用最為廣?泛,歷史也最為?悠久。這是因?yàn)閳A?管加工簡單?、工藝成熟、市場上容易?得到、可以在很寬?的壓力和溫?度范圍內(nèi)
18、可?靠地工作,即使在工況?不穩(wěn)定,熱應(yīng)力沖擊?與機(jī)械振動(dòng)?等條件下仍?能正常工作?。此外,對(duì)傳熱管元?件比較容易?實(shí)現(xiàn)強(qiáng)化傳?熱的加工要?求,諸如傳熱管?內(nèi)、外兩側(cè)加翅?片,以及加工出?所要求的翅?片形狀,以實(shí)現(xiàn)強(qiáng)化?傳熱;可使整個(gè)換?熱器傳熱效?率高、結(jié)構(gòu)緊湊、尺寸小、重量輕、流動(dòng)阻力也?較??;可按設(shè)計(jì)目?的組合成所?要求的幾何?尺寸特性和?外表輪廓尺?寸,具有較大的?靈活性;和制冷與低?溫裝置的其?它部件組裝?時(shí),連接方便等?等。此種形式的?換熱器被廣?泛用于家用?空調(diào)的蒸發(fā)?器和冷凝器?,在早期的汽?車空調(diào)或者?冷藏車空調(diào)?冷凝器中也?廣泛采用。翅片管式冷?凝器結(jié)構(gòu)圖?見圖13,實(shí)物圖見
19、圖?14。 翅片管式也?叫管片式、管翅式,是較早應(yīng)用?的換熱器形?式。其套片方法?是將厚度很?薄的鋁箔,按管組排列?方式,在高速?zèng)_片?機(jī)上沖出折?邊孔。然后將圓管?穿人肋片孔?中,將安裝好的?管片在專門?的脹管機(jī)上?進(jìn)行脹管,減小接觸熱?阻。 管翅式換熱?器的研究進(jìn)?展可從研究?內(nèi)容、研究目標(biāo)和?研究手段等?方面來概括?,早期對(duì)管翅?式換熱器的?研究主要集?中在翅片管?排總的換熱?性能和流動(dòng)?性能上,翅片的形式?多是平直翅?片,主要考察管?徑、管排數(shù)、翅片間距、管排排列方?式、翅片厚度等?幾何參數(shù)對(duì)?換熱及流阻?的影響情況?。其采用的翅?片形式主要?有:平直型翅片?、波紋型翅片?、條縫行翅
20、片?、百葉窗翅片?、帶縱向渦發(fā)?生器翅片等?形式及其組?合形式。 圖13 翅片管式冷?凝器結(jié)構(gòu)圖? (a) (b) 圖14 翅片管式冷?凝器實(shí)物圖? 圖15 風(fēng)機(jī)盤管用?翅片管式換?熱器實(shí)物圖? 管片式冷凝?器一般由圓?管和各種型?式的翅片構(gòu)?成,翅片與傳熱?管之間通過?脹管聯(lián)結(jié)。套片法是我?國當(dāng)前許多?廠家所采用?的工藝。其方法是將?厚度為O.1~0.3mm鋁箔?,按管組排列?形式速?zèng)_片?機(jī)上沖出折?邊孔?,F(xiàn)普遍采用?雙翻邊孔,這樣做即可?增加鋁箔與?管子的接觸?面積,提高換熱效?率5%~9%,同時(shí),也提高了肋?片本身的剛?度,便于裝配工?序提高工效?
21、和質(zhì)量。還可控制肋?片與肋片之?間的間距,增加了產(chǎn)品?的美觀程度?。然后將銅管?穿人片孔中?,為保證鋁箔?的孔邊與管?子接觸良好?,以減少接觸?熱阻,必須將裝好?的管片在專?門的脹管機(jī)?上進(jìn)行脹管?。 脹管的方法?有液壓式的?和機(jī)械式的?。液壓脹管是?用10~20MPa?的油壓或水?壓通入管內(nèi)?,使管徑脹大?約0.2~0.4mm,使管子達(dá)到?塑性變形。這樣,管間的接觸?面上就有一?定的接觸壓?力,保證管子與?肋片之間接?觸緊密。但是,有時(shí)因管子?的材質(zhì)不均?勻,受脹程度不?一,會(huì)造成一些?地方脹不足?,而另一些地?方又脹過頭?。脹不足使管?子和肋片接?觸不良,導(dǎo)致過大的?接觸熱阻,脹過頭,則
22、可能使肋?片的翻邊脹?裂,同樣會(huì)造成?過大的接觸?熱阻。另外,液壓脹管后?,尚需對(duì)管內(nèi)?的油或水進(jìn)?行清洗、烘干。機(jī)械脹管是?用比管子內(nèi)?徑適當(dāng)大些?的鋼球,以機(jī)械壓力?擠過去,使管子脹大?并達(dá)到塑性?變形,這樣做可保?證管子和肋?片之間有良?好的接觸。機(jī)械脹管較?之液壓脹管?均勻,接觸熱阻小?,且可省去脹?管后的許多?后續(xù)工序,為當(dāng)今工廠?普遍使用的?方法。 值得注意的?是,由于管壁厚?度與肋片厚?度相差許多?倍,所以,在換熱器工?作過程中受?到熱脹冷縮?的影響,管子和肋片?的線膨脹率?不盡相同,兩者之間產(chǎn)?生相對(duì)運(yùn)動(dòng)?,經(jīng)過一段時(shí)?間的工作之?后,肋片上的基?孔在這種情?況下被逐漸?擴(kuò)大
23、,管與片之間?由脹管所造?成的塑性變?形內(nèi)應(yīng)力會(huì)?隨之下降,接觸應(yīng)力相?應(yīng)減低,從而引起接?觸熱阻增大?,換熱效率降?低,這個(gè)問題對(duì)?汽車空調(diào)器?更值得重視?。由于汽車在?行駛中將產(chǎn)?生比較強(qiáng)烈?的顛簸和震?動(dòng),管子和肋片?之間原有的?內(nèi)應(yīng)力在這?樣條件下就?更容易疲勞?,引起管子和?肋片之間的?微觀松動(dòng)。另外,肋片上的孔?邊也會(huì)在強(qiáng)?烈的振動(dòng)下?,因管子與肋?片的振動(dòng)頻?率不同,相互之間產(chǎn)?生相對(duì)運(yùn)動(dòng)?被擴(kuò)大,更加降低了?換熱效率,同時(shí)還會(huì)帶?來工作噪音?的加大和使?用壽命的縮?短。因此,目前汽車空?調(diào)冷凝器中?很少采用這?種形式,現(xiàn)在主要采?用管帶式或?者板翅式(平流式)。 知識(shí)補(bǔ)充:
24、 ① 在風(fēng)冷熱泵?型的空調(diào)設(shè)?備中,翅片管式換?熱器表面結(jié)?霜是很普遍?的問題,換熱器表面?結(jié)霜增加了?翅片和氣流?間的熱阻,降低了換熱?器的冷卻能?力,減少了通過?換熱器的氣?流量,增加了氣流?的壓力降。換熱器長時(shí)?間結(jié)霜以后?,氣流通道可?能被完全堵?塞,為了保證換?熱器的理想?性能,要周期性地?循環(huán)除霜。在用來除霜?的熱量中,事實(shí)上只有?15%-20%被有效利用?,其余的熱量?都散到周圍?的環(huán)境中。由于結(jié)霜的?存在,工業(yè)上使用?的制冷設(shè)備?與相同條件?下沒有結(jié)霜?的設(shè)備相比?較,體積大50?%左右,能耗增加了?25%。翅片管式換?熱器表面結(jié)?霜圖片見圖?16。 圖16 翅片管式換?
25、熱器表面結(jié)?霜照片 ② 冰箱常用的?翅片管式換?熱器 冰箱常用的?翅片管式換?熱器:絲管式冷凝?器、箱壁式冷凝?器、鋁復(fù)合板吹?脹式蒸發(fā)器?。 冷庫常用蒸?發(fā)器也歸屬?翅片管式換?熱器。 絲管式冷凝?器為第一代?冰箱冷凝器?,現(xiàn)代冰箱主?要應(yīng)用箱壁?式冷凝器。其實(shí)物圖參?見圖17所?示。 (a) 絲管式冷凝?器 (b) 箱壁式冷凝?器 (c) 冰箱實(shí)物圖? 圖 17 翅片管式換?熱器 吹脹式蒸發(fā)?器目前在國?內(nèi)外家用冰?箱中采用的?十分普遍。鋁復(fù)合板式?蒸發(fā)器是利?用預(yù)先以鋁?-鋅-鋁三層金屬?板冷軋而成?的鋁復(fù)合板?,按蒸發(fā)器所?需的尺寸裁?切好,平放在刻有
26、?管路通道的?模具上,加壓到49?00N,并用電加熱?到440~500℃,待復(fù)合板中?間的鋅熔化?后,以2.4~2.8MPa的?高壓氮?dú)獯?脹便形成管?型,經(jīng)過數(shù)秒后?再進(jìn)行抽空?,冷卻后,鋅層便與鋁?板粘合,之后可以將?其彎曲成所?要的形狀,再將其搭邊?鉚接即成。(或者采用印?刷管路吹脹?法)吹脹式蒸發(fā)?器參見圖1?8。 冷庫常用翅?片管式蒸發(fā)?器參見圖1?9。 (a) (b) 圖18 吹脹式蒸發(fā)?器 (a) (b) 圖19某冷?庫蒸發(fā)器 (4)板式換熱器? ①板片式換熱?器 板片式換熱?器是由傳熱?板片、密封墊片、壓緊板、上下導(dǎo)桿、支柱、加緊螺栓等
27、?零件組成。傳熱板片四?個(gè)角開有角?孔并鑲貼密?封墊片,設(shè)備加緊時(shí)?,密封墊片按?流程組合形?式將各傳熱?板片密封連?接,角孔處互相?連通,形成迷宮式?的介質(zhì)通道?,使介質(zhì)在相?鄰的通道內(nèi)?逆向流動(dòng),經(jīng)強(qiáng)化熱輻?射、熱對(duì)流、熱傳導(dǎo)進(jìn)行?充分的熱交?換,板片式換熱?器結(jié)構(gòu)示意?圖見圖20?,工作原理圖?見圖21。 由于傳熱片?特殊的結(jié)構(gòu)?,裝配后在較?低的流速下?(Re=200)就能激起強(qiáng)?烈的湍流,因而加快了?流體邊界層?的破壞,強(qiáng)化了傳熱?。板式換熱器?一般工作壓?力為0.3MPa~1.6MPa,工作溫度一?般低于16?0℃。 具有傳熱效?率高、占地面積小?、壽命長、耐壓高、流動(dòng)阻力小
28、?、拆卸方便、快捷等特點(diǎn)?。被廣泛應(yīng)用?于集中供熱?與區(qū)域供冷?領(lǐng)域,比如:熱電廠廢熱?區(qū)域供暖,加熱生活用?水,鍋爐區(qū)域供?暖。 1、高效節(jié)能:其換熱系數(shù)?在3000?~4500k?cal/m2Ch,比管殼式換?熱器的熱效?率高3~5倍。 2、結(jié)構(gòu)緊湊:板式換熱器?板片緊密排?列,與其他換熱?器類型相比?,板式換熱器?的占地面積?和占用空間?較少,面積相同換?熱量的板式?換熱器僅為?管殼式換熱?器的1/5。 3、容易清洗拆?裝方便:板式換熱器?靠夾緊螺栓?將夾固板板?片夾緊,因此拆裝方?便,隨時(shí)可以打?開清洗,同時(shí)由于板?面光潔,湍流程度高?,不易結(jié)垢。 4、使用壽
29、命長?:板式換熱器?采用不銹鋼?或鈦合金板?片壓制,可耐各種腐?蝕介質(zhì),膠墊可隨意?更換,并可方便在?、拆裝檢修。 5、適應(yīng)性強(qiáng):板式換熱器?板片為獨(dú)立?元件,可按要求隨?意增減流程?,形式多樣;可適用于各?種不同的、工藝的要求?。 6、不串液,板式換熱器?密封槽設(shè)置?泄液液道,各種介質(zhì)不?會(huì)串通,即使出現(xiàn)泄?露,介質(zhì)總是向?外排出。 (a) (b) (c) 圖20 板片式換熱?器結(jié)構(gòu)示意?圖 (a) (b) ( c) 圖21 板片式換熱?器工作原理?圖 ②螺旋板式換?熱器 螺旋板式換?熱器是一種?高效換熱器?設(shè)備,適用汽-汽、汽-液、液
30、-液,對(duì)液傳熱。它適用于化?學(xué)、石油、溶劑、醫(yī)藥、食品、輕工、紡織、冶金、軋鋼、焦化等行業(yè)?。它主要由傳?熱板、定距柱、連接管、頭蓋及襯墊?等組成。兩塊厚約2?.5~6mm的金?屬板卷成一?對(duì)同心圓的?螺旋形流道?,流道始于中?心,終于邊緣。中心處用隔?板將兩邊流?體隔開,甲乙流體在?金屬板兩邊?的流道內(nèi)逆?流流動(dòng)而實(shí)?現(xiàn)了熱交換?。螺旋板式換?熱器結(jié)構(gòu)示?意圖見圖2?2。 螺旋板式換?熱器性能類?似于板式換?熱器。但也有獨(dú)特?之處,其主要優(yōu)點(diǎn)?: 1o.傳熱效率高?。螺旋板換熱?器內(nèi)介質(zhì)螺?旋型流動(dòng)的?離心力能增?強(qiáng)湍流。據(jù)實(shí)驗(yàn),當(dāng)Re=1400~1800時(shí)?就能形成湍?流,且因流阻比?
31、殼管式小,流速可以更?大。結(jié)果可以使?傳熱系數(shù)提?高2.5倍左右。此外,螺旋板式為?全逆流,傳熱溫差也?會(huì)更大。 2o.結(jié)構(gòu)緊湊。單位體積傳?熱面積可以?為44~100m2?/m3,約為管殼式?換熱器的2?~3倍。 3o.不易污塞。由于單流道?,高流速,污垢不易沉?積。 4o.流阻較小。 (a) (b) 圖22 螺旋板式換?熱器結(jié)構(gòu)示?意圖 (5)板翅式換熱?器 板翅式換熱?器是一種傳?熱效果更好?,更為緊湊的?板式換熱器?,它是由平隔?板和各種型?式的翅片構(gòu)?成板束組裝?而成,如圖23所?示。在兩塊平行?薄金屬板(平隔板)間,夾入波紋狀?或其他形狀?的翅片,兩邊以側(cè)條
32、?密封,即組成為一?個(gè)單元體。各個(gè)單元體?又以不同的?疊積適當(dāng)排?列,并用釬焊固?定,成為常用的?逆流或錯(cuò)流?式權(quán)翅式換?熱器組裝件?,或稱為板束?,現(xiàn)時(shí)將帶有?集流進(jìn)出口?的集流箱焊?接到板束上?,就成為板翅?式換熱器。 圖23 板翅式換熱?器 作為一種新?型的緊湊式?換熱器。它的發(fā)展使?得換熱器的?效率提高到?新的水平,結(jié)構(gòu)更緊湊?。這種換熱器?的采用,滿足了飛機(jī)?發(fā)動(dòng)機(jī)中間?冷卻和內(nèi)燃?機(jī)車發(fā)動(dòng)機(jī)?、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)?冷卻的需要?。由于具有體?積小、質(zhì)量輕、效率高、可處理兩種?以上介質(zhì)的?優(yōu)點(diǎn),板翅結(jié)構(gòu)換?熱器迅速在?石油化
33、工、乙烯裝置中?得到推廣使?用。在制冷空調(diào)?領(lǐng)域,應(yīng)用于余熱?回收有較大?前景,比如:中央空調(diào)用?熱回收式新?風(fēng)機(jī)組、發(fā)動(dòng)機(jī)余熱?回收等;在空分行業(yè)?,作為一種緊?湊高效的換?熱器,實(shí)現(xiàn)作為原?料氣的空氣?、增壓空氣和?氧氣、氮?dú)狻⑽鄣獨(dú)獾确?流氣體之間?的熱交換。 板翅式換熱?器的內(nèi)部結(jié)?構(gòu)核心是板?束,板束是以多?個(gè)由將翅片?、導(dǎo)流片放入?兩個(gè)隔板間?再配合封條?組成的通道?焊接而成的?整體。板翅式換熱?器的板束裝?配以必要的?封頭、接管和制成?部件就形成?了完整的換?熱器裝置,參見圖24?,其工作原理?圖見圖25?,實(shí)物圖見圖?26。
34、 圖24 板翅結(jié)構(gòu)換?熱器 板翅式換熱?器首先應(yīng)用?于汽車和航?空工業(yè),20世紀(jì)5?0年代開始?在空分設(shè)備?中應(yīng)用。冶金、化學(xué)工業(yè)對(duì)?空分設(shè)備的?大量需求,有力推動(dòng)了?板翅式換熱?器的技術(shù)進(jìn)?步。在我國,鋁制板翅式?換熱器由杭?州制氧機(jī)集?團(tuán)公司(以下簡稱:杭氧)等在20世?紀(jì)60年代?中期開發(fā)成?功,使我國成為?繼英國、美國和日本?之后第四個(gè)?能夠生產(chǎn)這?種換熱器的?國家。但杭氧當(dāng)時(shí)?設(shè)計(jì)生產(chǎn)的?鋁制板翅式?換熱器多以?低壓換熱器?為主(<2.0MPa)。隨著空分技?術(shù)的不斷發(fā)?展,尤其是內(nèi)壓?縮流程的不?斷成熟和應(yīng)?用,要求板翅式?換熱器的設(shè)?計(jì)壓力提高?。尤其進(jìn)入
35、2?0世紀(jì)80?年代以來,隨著我國內(nèi)?地和沿海油?田的不斷開?發(fā)和石油化?工行業(yè)的快?速發(fā)展,承受中、高壓的板翅?式換熱器應(yīng)?用日趨廣泛?,由于國內(nèi)無?法制造中、高壓力的板?翅式換熱器?,當(dāng)時(shí)我國用?于大型空分?設(shè)備和石油?化工設(shè)備中?的中、高壓板翅式?換熱器全部?依賴進(jìn)口。 圖25 板翅式換熱?器工作原理?圖 圖26 板翅式換熱?器實(shí)物圖 板翅式換熱?器的特點(diǎn)很?多,包括以下幾?個(gè): 1、板翅式換熱?器的傳熱效?率好 板翅式換熱?器的隔板和?翅片都薄而?透熱,對(duì)熱能的傳?導(dǎo)性較好,且翅片對(duì)流?體有攪動(dòng)作?用,能夠增大換?熱器的換熱?系數(shù),因此板翅式?換熱器能夠?達(dá)到較高
36、的?換熱效率 2、板翅式換熱?器的結(jié)構(gòu)緊?湊 板翅式換熱?器是由整體?的板束組成?,內(nèi)部結(jié)構(gòu)緊?湊,再加上多數(shù)?部件以鋁合?金為材料制?造,因此板翅式?換熱器的體?積小、重量輕,便于安裝和?維護(hù)。傳熱面積可?高達(dá)173?00m2/m3,一般為管殼?式換熱器的?6-10倍。 3、板翅式換熱?器的適應(yīng)性?好 板翅式換熱?器可以用于?氣-氣、氣-液、液-液等各種流?體傳熱組合?,并能適應(yīng)逆?流、錯(cuò)流、多股流、多程流等各?種不同的換?熱工況,是換熱器中?對(duì)工作要求?適應(yīng)性最好?的一種。 4、板翅式換熱?器的組合方?式多,成本低 板翅式換熱?器能以串聯(lián)?、并聯(lián)和串并?聯(lián)等各種形?式組合使用?
37、,可滿足各種?大型設(shè)備的?換熱需求,便于使用企?業(yè)以積木式?組合類擴(kuò)大?換熱器規(guī)模?,批量生產(chǎn)降?低經(jīng)濟(jì)成本?。 圖27為常?用的幾種翅?片形式: 圖27常用?的幾種翅片?形式 板翅式換熱?器具有結(jié)構(gòu)?緊湊、傳熱效率高?等特點(diǎn)。但由于換熱?器部件設(shè)計(jì)?不當(dāng)、制造工藝以?及安裝等原?因會(huì)導(dǎo)致?lián)Q?熱器內(nèi)部物?流分配和溫?度分布不均?勻,進(jìn)而導(dǎo)致?lián)Q?熱效率降低?。其中換熱器?入口結(jié)構(gòu)(封頭)不合理是引?起其內(nèi)部物?流分配不均?勻的重要因?素。 圖28為分?配器的一種?形式: 圖28 帶分配器的?板翅式換熱?器 (6)管帶式換熱?器 管帶式換熱?器具體結(jié)構(gòu)?及工作原理?
38、如圖29: 圖29 管帶式換熱?器 1. 盤管;2.散熱翅片;A.氣態(tài)制冷劑?;B.液態(tài)制冷劑? 圖30 汽車空調(diào)用?管帶式冷凝?器 由于汽車在?行駛中將產(chǎn)?生比較強(qiáng)烈?的顛簸和震?動(dòng),管子和肋片?之間原有的?內(nèi)應(yīng)力在這?樣條件下就?更容易疲勞?,引起管子和?肋片之間的?微觀松動(dòng),現(xiàn)在管翅式?冷凝器在汽?車空調(diào)中已?很少采用。 汽車空調(diào)冷?凝器的阻力?和換熱性能?,直接影響著?整個(gè)空調(diào)系?統(tǒng)的性能。它的換熱效?率,不僅直接影?響冷性能,而且對(duì)降低?整個(gè)空調(diào)系?統(tǒng)的體積和?質(zhì)量、節(jié)約原材料?都有決定性?意義。從質(zhì)量來看?,它們占了整?個(gè)汽車空調(diào)?系統(tǒng)質(zhì)量的?50%,而體積則占?
39、80%。直接威脅著?汽車空間布?局和有效容?積。新型換熱設(shè)?備在不斷發(fā)?展,并迅速應(yīng)用?于汽車空調(diào)?系統(tǒng)中,對(duì)冷凝器的?優(yōu)化設(shè)計(jì)具?有很高的現(xiàn)?實(shí)意義,并日益成為?研究熱點(diǎn)。 由于管帶式?換熱器和平?流式換熱器?具有結(jié)構(gòu)緊?湊,換熱效率高?等優(yōu)點(diǎn),現(xiàn)在在汽車?空調(diào)中普遍?應(yīng)用。(平行流式冷?凝器換熱能?力較管帶式?冷凝器提高?約30%,而制冷劑側(cè)?壓降僅是管?帶式的20?%~30%。因此,平流式冷凝?器作為一種?新一代高效?緊湊式換熱?器必將為未?來汽車空調(diào)?主流。) 三、蓄熱式換熱?器 蓄熱式換熱?器用于進(jìn)行?蓄熱式換熱?的設(shè)備。內(nèi)裝固體填?充物,用以貯蓄熱?量。 在制冷空調(diào)?行業(yè),
40、主要應(yīng)用于?冰蓄冷空調(diào)?,蓄冰裝置主?要有冰球式?、盤管式、動(dòng)態(tài)冰漿式?,參見圖31?。冰蓄冷空調(diào)?系統(tǒng)流程圖?見圖29。 (a) 蓄冰裝置 (b) 蓄冰球 圖31 蓄熱式換熱?器 圖32 冰蓄冷空調(diào)?系統(tǒng)流程圖? 下面章節(jié)為?換熱器相關(guān)?研究補(bǔ)充前?沿 知識(shí)補(bǔ)充: 1. 換熱器傳熱?強(qiáng)化方法 換熱器的強(qiáng)?化傳熱就是?力求使換熱?器在單位時(shí)?間內(nèi),單位傳熱面?積傳遞的熱?量達(dá)到最多?。應(yīng)用強(qiáng)化傳?熱技術(shù)的目?的是:提高現(xiàn)有換?熱器的換熱?能力;減小設(shè)計(jì)傳?熱面積,以減小換熱?器的體積和?質(zhì)量;減小換
41、熱器?的阻力,以減小換熱?器的動(dòng)力消?耗;使換熱器能?在較低溫差?下工作。強(qiáng)化傳熱主?要有3種途?徑:提高傳熱系?數(shù)、擴(kuò)大傳熱面?積和增大傳?熱溫差。 強(qiáng)化傳熱技?術(shù)通常分為?主動(dòng)式和被?動(dòng)式兩大類?。主動(dòng)式強(qiáng)化?傳熱需要消?耗外部能量?,如采用電場?、磁場、光照射、攪拌:噴射等手段?。被動(dòng)式強(qiáng)化?傳熱則不需?要消耗外部?能量,是換熱器強(qiáng)?化傳熱主要?采用的方法?,如傳熱管的?表面處理、傳熱管的形?狀變化、管內(nèi)加入插?入物,改變支撐。這里主要介?紹被動(dòng)式傳?熱。 (1)螺旋槽管 螺旋槽紋管?是表面具有?螺旋形凹槽?的一種強(qiáng)化?傳熱管,傳熱管內(nèi)外?表面的凸起?或槽紋,干擾了管內(nèi)?流體的流動(dòng)
42、?,破壞了層流?邊界層,流動(dòng)狀態(tài)達(dá)?到充分的湍?流,產(chǎn)生的漩渦?又不斷地?cái)_?動(dòng)邊界層的?流體,促進(jìn)了傳熱?管同流體間?的熱交換;湍流度的增?加也有助于?避免污垢在?傳熱管壁面?的沉積,提高傳熱系?數(shù),增強(qiáng)了管內(nèi)?外流體的換?熱。螺旋升角對(duì)?換熱的影響?很大,大螺旋升角?更有利于換?熱。研究表明,螺旋槽管換?熱器比光管?的傳熱系數(shù)?提高了2—4倍,在阻力損失?和換熱面積?相同時(shí),換熱量可增?加30%一40%。 旋流管是螺?旋槽紋管的?衍生品,也叫異型螺?旋槽管。其槽紋是半?流線的勺形?或w形,流體在其內(nèi)?流動(dòng)呈波狀?特性,它的傳熱機(jī)?理與螺旋槽?管大體相同?。這種傳熱管?的傳熱面積?和傳熱系數(shù)
43、?大大增加,傳熱系數(shù)比?光管提高3?.5倍,并且在相同?傳熱量下旋?流管的換熱?系數(shù)比螺旋?槽管高3%一8%,而壓力損失?低5%一10%。 (2)波紋管 波紋管是表?面有波紋狀?突起的強(qiáng)化?傳熱管,由于波紋管?的壁很薄,傳熱管可以?自由伸縮。流體在管內(nèi)?流動(dòng)時(shí),截面不斷的?變化,擾動(dòng)流體,破壞層流邊?界層,以強(qiáng)化傳熱?。波紋管的傳?熱效率通常?是光管的2?—4倍,同時(shí)還具有?除垢能力強(qiáng)?,溫差應(yīng)力小?,結(jié)構(gòu)緊湊輕?巧等特點(diǎn)。波紋管的壁?薄,有波紋突起?,可以有效地?消除縱向應(yīng)?力,但是波紋管?的強(qiáng)度問題?沒有很好的?解決,應(yīng)用范圍受?到限制。 (3)橫紋管 橫紋管由光?管的外表面?被滾
44、壓成一?圈圈有序的?環(huán)形凹槽而?成,與管子軸線?成90。角。影響橫紋槽?管綜合傳熱?性能的主要?結(jié)構(gòu)參數(shù)為?肋節(jié)距和肋?形,而肋高影響?較小,并且傳熱綜?合因子隨流?動(dòng)Re數(shù)增?大而迅速降?低。橫紋抗垢能?力要優(yōu)于光?管,漸近污垢熱?阻值約為光?管的0.83,污垢狀態(tài)下?橫紋管的強(qiáng)?化比約為1?.4。說明橫紋管?其性能比光?管要好,也比螺紋管?好,在同樣傳熱?效果下,阻力增加比?螺旋槽管少?。 (4)螺旋橢圓扁?管 螺旋橢圓扁?管是把圓形?光管壓成橢?圓形,然后扭曲而?成,流體在管內(nèi)?處于螺旋流?動(dòng)狀態(tài),因而破壞了?管壁附近的?層流邊界層?,提高了傳熱?效率。這種管束結(jié)?構(gòu)的特點(diǎn)是?:兩個(gè)
45、并行排?列的相鄰管?子的橢圓長?軸相互接觸?,互相支撐,應(yīng)用這種管?的換熱器取?消了附加的?管束支撐物?,節(jié)約了材料?和成本。研究表明,螺旋橢圓扁?管換熱器具?有較好的強(qiáng)?化傳熱性能?,管徑大小和?螺旋導(dǎo)程對(duì)?傳熱和阻力?性能均有影?響。從綜合性能?來看,大管徑優(yōu)于?小管徑;對(duì)于相同規(guī)?格的管子,導(dǎo)程增大,傳熱性能降?低.流動(dòng)阻力減?小。這種結(jié)構(gòu)的?換熱器與光?管換熱器相?比,熱流密度高?50%,容積小30?%。 2. 換熱器新技?術(shù) (1)不結(jié)垢換熱?器 不結(jié)垢換熱?器的開發(fā),國外始于2?0世紀(jì)70?年代初,用于海水脫?鹽,后來應(yīng)用到?化工、食品、海水淡化和?造紙等領(lǐng)域?,尤其應(yīng)用
46、在?一些會(huì)發(fā)生?嚴(yán)重結(jié)垢的?場合,或含有大量?不溶解顆粒?的液體處理?系統(tǒng)中。而國內(nèi)從2?0世紀(jì)90?年代初對(duì)不?結(jié)垢換熱器?進(jìn)行基礎(chǔ)性?試驗(yàn)研究。近年來,長嶺煉油化?工總廠研制?成功了一種?稱之為管內(nèi)?彈簧自動(dòng)清?洗高效自潔?換熱器,其技術(shù)核心?是螺旋形彈?簧和固定元?件組成的一?個(gè)簡單的機(jī)?械系統(tǒng),將此系統(tǒng)安?裝在換熱器?管內(nèi),在流體動(dòng)能?作用下,該系統(tǒng)產(chǎn)生?連續(xù)的振動(dòng)?,促進(jìn)湍流程?度,破壞了污垢?生成條件,從而達(dá)到防?垢和強(qiáng)化傳?熱的目的。使用該換熱?器總傳熱系?數(shù)可提高3?0%~50%,除垢率達(dá)到?50%~70%。 (2)微通道換熱?器 換熱器T質(zhì)?通過的水力?學(xué)直徑從管?片式的
47、廬1?0~50mm,板式的聲3?~10mm,不斷發(fā)展到?小通道的Φ?0.6~2mm,微通道的Φ?10~600μm?,這是現(xiàn)代微?電子機(jī)械快?速發(fā)展對(duì)傳?熱的現(xiàn)實(shí)需?求,也是微通道?具有的優(yōu)良?傳熱特性使?然。微通道技術(shù)?同時(shí)觸發(fā)了?傳統(tǒng)工業(yè)制?冷、汽車空調(diào)、家用空調(diào)等?領(lǐng)域提高效?率、降低排放的?技術(shù)革新。 在家用空調(diào)?方面,當(dāng)流道尺寸?小于3 mm時(shí),氣液兩相流?動(dòng)與相變傳?熱規(guī)律將不?同于常規(guī)較?大尺寸,通道越小,這種尺寸效?應(yīng)越明顯。當(dāng)管內(nèi)徑小?到Φ0.5~1mm時(shí),對(duì)流換熱系?數(shù)可增大5?0%~100%。將這種強(qiáng)化?傳熱技術(shù)用?于空調(diào)換熱?器,適當(dāng)改變換?熱器結(jié)構(gòu)、工藝及空氣?側(cè)
48、的強(qiáng)化傳?熱措施,預(yù)計(jì)可有效?增強(qiáng)空調(diào)換?熱器的傳熱?、提高其節(jié)能?水平。與最高效的?常規(guī)換熱器?相比,空調(diào)器的微?通道換熱效?率可望提高?20%~30%L3J。在這方面,全球幾大散?熱器生產(chǎn)廠?家如Del?phi,Aluve?nta和D?anfos?s經(jīng)開始將?微通道散熱?器推廣應(yīng)用?于家用空調(diào)?如多聯(lián)機(jī)、戶式中央空?調(diào),這將使產(chǎn)品?擁有巨大的?競爭力。我國陽江寶?馬利、江蘇康泰也?在緊跟全球?換熱器發(fā)展?步伐,已開發(fā)出多?種微通道家?用空調(diào)散熱?器。 (3)塑料換熱器? 塑料換熱器?是以小直徑?塑料軟管作?為傳熱組件?的換熱器。常用的塑料?有聚四氟乙?烯(F4)、聚全氟
49、代乙?丙烯(F46)、可熔性聚四?氟乙烯(PFA)、聚丙烯或聚?乙烯。塑料換熱器?主要用于工?作壓力為0?.2~0.4MPa﹑工作溫度在?-200~200℃之間的各種?強(qiáng)腐蝕性介?質(zhì)的換熱﹐如硫酸﹑腐蝕性極強(qiáng)?的氯化物溶?液﹑醋酸和苛性?介質(zhì)的冷卻?或加熱。 塑料換熱器?的結(jié)構(gòu)有管?殼式換熱器?和沉浸式換?熱器兩種型?式。它們的主要?部分都是由?許多小直徑?薄壁的塑料?傳熱軟管組?成的管束。常用的管子?規(guī)格有多種?﹐外徑壁厚分別為?3~12mm0.3~1.0mm。管束包含有?60~5000根?管子﹐兩端各用聚?四氟乙烯卷?帶互相隔開?。管束插在一?環(huán)中﹐焊成整體蜂?窩狀管板。塑料換熱器
50、?的其它部件?與常見的﹑用金屬管作?為傳熱組件?的管殼式換?熱器和沉浸?式換熱器略?同。 塑料的化學(xué)?性能極穩(wěn)定?﹐抗蝕性能尤?好。塑料管壁表?面光滑﹐并且有適度?的撓性﹐使用時(shí)微有?振動(dòng)﹐故不易結(jié)垢?。塑料換熱器?體積小﹐結(jié)構(gòu)緊湊﹐設(shè)備單位體?積內(nèi)傳熱面?積為金屬管?的管殼式換?熱器的4倍?多。撓性的塑料?管能在流體?的沖擊和振?動(dòng)中安全工?作﹐管束可按需?要制成各種?特殊形狀。塑料的導(dǎo)熱?系數(shù)低﹐力學(xué)性能較?金屬差﹐不耐高溫。采用小直徑?﹑薄管壁﹐雖對(duì)導(dǎo)熱系?數(shù)和力學(xué)性?能有所補(bǔ)償?﹐但仍只能用?于較低壓力?和較低溫度?的場合。 塑料換熱器?的生產(chǎn)制作?已越來越成?熟,且廣
51、泛應(yīng)用?于化工、醫(yī)藥、酸洗等腐蝕?性行業(yè)。 3. 低溫?fù)Q熱器? 低溫?fù)Q熱器?的一些特點(diǎn)?:(1)要求換熱效?率高,溫差小;(2)流動(dòng)阻力;(3)尺寸與重量? 例如:在工質(zhì)為氮?的單級(jí)焦耳?-湯姆遜液化?循環(huán)中,當(dāng)高壓壓力?為1.96x10?7Pa,低壓壓力為?9.8x104?Pa,換熱器的效?率低于85?.5%時(shí),液化率就等?于零。低溫?fù)Q熱器?中換熱不完?全的冷損需?要冷量來補(bǔ)?償,隨著低溫設(shè)?備工作溫度?的進(jìn)一步降?低,為獲得此溫?度水平冷量?花的代價(jià)越?大,即冷量的價(jià)?值越大,所以低溫?fù)Q?熱器的工作?溫度越低,對(duì)它的要求?越高。低溫?fù)Q熱器?的傳熱多在?小溫差下進(jìn)?行,傳熱溫差越?小,換熱不可逆?損失也越小?。例如,在氦液化設(shè)?備中,某些低溫?fù)Q?熱器當(dāng)其熱?端溫差超過?0.5K時(shí),液化設(shè)備就?無法正常運(yùn)?行。 由于小的傳?熱溫差,要傳遞一定?的熱量,勢(shì)必要增加?傳熱面積,或采用更高?的流速,加上低溫?fù)Q?熱器對(duì)流動(dòng)?阻力、尺寸與重量?的要求,使得低溫?fù)Q?熱器的設(shè)計(jì)?處于錯(cuò)綜復(fù)?雜,相互矛盾的?要求之中。
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