管式(又称管壳式、列管式) 换热器是典型的间壁式换热器,它在工业上的应用有着悠久的历史,而且至今仍在所有换热器中占据主导地位。 管式换热器主要有壳体、管束、管板和封头等部分组成,壳体多呈圆形,内部装有平行管束,管束两端固定于管板上。
壳管式换热器是一种换热传导装置,由壳体、管板、管束、挡板及箱体组成。
壳管式(或管壳式)换热器是应用广泛的传统的换热器。其基本的构造是在圆形的壳体内加许多热交换用的小管,当加热的热媒为蒸汽时称为壳管汽一水换热器;加热的热媒为高温水时称为壳管水一水换热器,水一水换热器由于热交换小管内外都是水,因为小管两侧水流速接近,圆形外壳直径不能太大,当加热面积要求较大时,常几段连起来,故又称分段式水一水换热器。它们的具体构造见后。该类换热器常用于热水供暖系统,低温水空调系统及某些连续性用热水的生产工艺用水。作为生活热水供应,则需配备贮水罐。
温度
冷却水的出口温度不宜60℃,以免结垢严重。
高温端的温差不应小于20℃,低温端的温差不应小于5℃。当在两工艺流体之间进行换热,低温端的温差不应小于20℃。
当在采用多管程、单壳程的管壳式换热器,并用水作为冷却剂时,冷却剂的出口温度不应工艺物流的出口温度。
在冷却或者冷凝工艺物流时,冷却剂的人口温度应工艺流体中易结冻组分的冰点,一般5℃。
换热器的设计温度应大使用温度,一般高15℃。
管壳式换热器由于管内外流体的温度不同,因之换热器的壳体与管束的温度也不同。如果两温度相差很大,换热器内将产生很大热应力,导致管子弯曲、断裂,或从管板上拉脱。
因此,当管束与壳体温度差超过50℃时,需采取适当补偿措施,以消除或减少热应力。
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。
热管式换热器是一种利用热管技术实现热量传递的设备,广泛应用于热管理和能量回收领域。它的工作原理如下:
1.基本构造:
热管是一个封闭的管状结构,内部充满一定量的工作介质,通常是液态。热管的两端有热源端(蒸发段)和热汇端(冷凝段)。热管外部通常由一层绝热材料包裹,以减少热损失。
2.相变传热:
热管内的工作介质在热源端吸收热量,使其蒸发成蒸汽。这个蒸发过程需要吸收大量的潜热,使得工作介质的温度升高。
3.热量传递:
蒸汽由热源端向热汇端运动,通过热管内部的蒸汽压力差驱动。蒸汽在内部壁面上冷凝成液态,释放出潜热。在热汇端,工作介质的温度下降。
4.液态回流:
由于蒸汽冷凝成液态,液态工作介质因重力和毛细作用回流至热源端,重新参与蒸发过程。这样的液态回流确保了热管内部的循环。
5.热平衡:
在热源端和热汇端的蒸汽压力差以及液态工作介质的回流,导致了热管内部的热量传递循环。随着时间推移,热管内部会建立起一个热平衡状态,其中热源端和热汇端的温度差会保持相对稳定。
热管式换热器的工作原理充分利用了相变传热和热量传递原理,使得它在许多应用中表现出色。由于其无需外部动力和机械部件,因此具有可靠性高、效率较高等优点,被广泛用于热管理、能量回收、温控等领域。