能源与动力装置基础发展综述

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1、热质交换设备发展综述热质交换设备是将热量以一•定的传热方式从热流体传递给冷流体的设备。热质交换设备在工业中的应用极为啓•遍。如化学工业、石油化学工业、制冷、电厂热力系统都有很广泛的应用。随着经济的发展，强化传热技术的/、v:用不但能节约能源、侃护环境，而且能人人节约投资成本。使得换热器的发展很迅速。1.换热器的分类换热器的种类繁多，分类方式也多种多样。按照工作方式大致可以分为表面式换热器、混合式挽热器、蒂热（冷）式换热器、特殊换热器。按照用途来分：预热器（或加热器）、冷却器、冷凝器、蒸发器等。按照制造热交换器的材料来分：金属的、陶瓷

2、的、槊料的、石墨的、玻璃的等。按照温度状况来分：温度工况稳定的热交换器，热流人小以及在指定热交换区域内的温度不随时间而变；温度工况不稳定的热交换器，传热面上的热流和温度都随时间改变。按照热流体与冷流体的流动方向来分：顺流式、逆流式、错流式、混流式。表面式换热器乂称为间襖式换热器。其屮表面式换热器的冷、热流体被固体间壻隔开，并通过闽壁进行热朵交换的换热器，因此称表而式换热器，这类换热器;、v用最广。表而式换热器根裾传热酣的结构不同可分为管式和板酣式。管式换热器以管了表Ifii作为传热而，包括套管式换热器和管壳式换热器等；板面式换热器以

3、板面作为传热面，包括板式换热器、螺旋板换热器、板翅式换热器、板壳式换热器和伞板换热器等。主要介绍表面式换热器。2.表面式换热器2.1管壳式换热器管壳式换热器又称为列管式换热器，是以封闭在壳体屮管朿的壁面作为传热血的W壁式换热器，结构一般凼壳体、传热管朿、管板、折流板（挡板）和管箱等部件组成。目前，国内外工业生产中所用的换热设备中，管壳式换热器仍占主导地位，虽然它在换热效率、结构紧凑性和金属材消耗等方面，不如它新型换热设备，但它具杏结构坚间，操作弹性人，适俺性强，可靠程度髙，选材范围广，处现能力人，能承受高温髙压等特点，所以在工稈屮仍

4、得到广泛应用。管壳式换热器按照结构形式大概可分为：固定管板式换热器、浮炙式换热器、u形管换热器（套管式也可归入u形管式）；2.1.1固定管板式换热器岡定管板式换热器由管筘、壳体、管板、管子等零部仲组成，其结构较紧凑，排管较多，在相同直径下面积较大，制造较简单。固定管板式换热器的结构特点是在壳体中设置有管朿，管朿两端用焊接或胀接的方法将管子固定在管板h,两端管板直接和壳体焊接在一起，壳程的进出口管直接焊在壳体t，管板外阀周和封头法兰川螺栓紧固，管程的进出U管直接和封头焊在一起，管束内根据换热管的长度设置了若T•块折流板。这种换热器管程

5、可以用隔板分成任何程数。固定管板式换热器结构简单，制造成木低，管程淸洗方便，管程可以分成多程，壳程也可以分成双程，规格范1制广，故在下程上广泛应用。壳程清洗网难，对于较脏或有腐蚀性的介质不立采用。当膨胀之差较大时，可在壳体上设置膨胀节，以减少因管、壳程温差而产生的热应力。2.1.2浮头式换热器浮头式换热器浮头式换热器两端的管板之i与外壳固定相连，该端称为浮头。当壳体与管.惠固溫度不同而引起热膨胀时，管束连同淳头可在壳怵沿轴自由伸缩，而与外壳的腾胀无关.淳头式€热器不但可以补偿热膨胀完全消除热应力，而且由于固定端的管板是以法兰与壳怵相

6、连接，管束可以从壳体中抽出，便于清洗与维修。故淳头式換热器应用较为普遍。但缺点是：结构较为夏杂，成本高，金属耗重较多，造价较高。2.1.3U形管式换热器和套管式换热器中间挡板内导流筒4-38U型管式换热器此类换热器的特点是管朿可以B由仲缩，不会W管壳之问的温差而产生热极力，热补偿性能好；管程为双管程，流程较长，流速较高，传热性能较好；承压能力强；管朿可从壳体内抽岀，便于检修和清洗，且结构简单，造价便宜。但管内清洗不便，管火中间部分的管子难以更换，又因最内层管子弯曲半径不能太小，在管板屮心部分布管不紧凑，所以管了数不能太多，且管束屮心

7、部分存在间隙，使売程流体易于短路而影响売程换热。此外，为了弥补弯管后管壁的减薄，直管部分需用壁较厚的管子。这就影响了它的使用场合，仅宜用于管壳壁温相差较大，或壳程介质易结垢而管程介质淸洁及不易结垢，高温、高压、腐蚀性强的情形。2.2板式换热器板式换热器是一种高效、紧凑的换热设备。板式换热器在制造和使川上都有一些独特之处。在很多领域已经广泛应用，开始取代一些传统的管壳式换热器，敁示lli它强势的发展前景。板式换热器是由一系列具冇一定波纹形状的金属R叠装而成的一种新型高效换热器。各种板片之间形成薄矩形通道，通过板片进行热暈交换。板式换热

8、器足液一液、液一汽进行热交换的理想设备。它具有换热效率高、热损失小、结构紧凑轻巧、占地而积小、安装清洗方便、应用广泛、使用寿命长等特点。在相同hi力损失情况下，K•传热系数比列管式换热器卨3-5倍，占地面积为管式换热器的三分之一，热回