食品工业用换热器设计方案

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1、食品工业用换热器设计方案1绪论1.1换热器的作用及分类在工业生产中，换热设备的主要作用是使由温度较高的流体传递给温度较低的流体，使流体温度达到工艺过程规定的指标，以满足工艺过程上的需要。此外，换热设备也是回收余热、废热特别是低位热能得有效装置。例如，烟道气、高炉炉气、需要冷却的化学反应工艺气等余热，通过余热锅炉可产生压力蒸汽，作为供热、供气、发电和动力的辅助能源，从而提高热能的总利用率，降低燃料消耗和电耗，提高工业生产经济效益。换热器还广泛应用于化工、石油、动力、原子能等工业部门。它的主要功能是保证工艺过程对介质所

2、要求的特定温度，同时也是提高能源利用率的主要设备之一，应用甚为广泛。按换热设备热传递原理或换热方式分类，可分为以下几种主要形式。（1）直接接触式换热器这类换热器又称混合式换热器。这类换热器具有传热效率高，单位容积提供的传热面积大、设备结构简单、价格便宜等优点，但仅适用于工艺上允许两种流体混合的场合。（2）蓄热式换热器这类换热器又称为回热式换热器。蓄热式换热器结构紧凑、价格便宜、单位体积传热面大、故较适用于气-气热交换的场合。如回转式空气预热器就是一种蓄热式换热器。（3）间壁式换热器32这类换热器又称表面式换热器。间

3、壁式换热器是工业生产中应用较为广泛的换热器，其形式多种多样，如常见的管壳式换热器和板式换热器都属于间壁式换热器。（4）中间载热体式换热器这类换热器是把两个间壁式换热器由在其中循环的载热体连接起来的换热器。载热体在高温流体换热器和低温流体换热器之间循环，在高温流体换热器中吸收热量，在低温流体换热器中把热量释放给低温流体，如热管式换热器。按传热表面结构特点分类（1）管式：套管式、壳管式、设管式（2）板式（3）扩展表面式：板翅式、翅片管式、管带式（4）蓄热式按流程又可分为单流程和多流程按用途又可分为：1）冷却器冷却器是把

4、流体冷却到必要的温度，但冷却流体没有发生相的变化。2）加热器加热器是把流体加热到必要的温度，但加热流体没有发生相的变化。3）预热器预热器预先加热流体，为工序操作提供标准的工艺参数。4）过热器过热器用于把流体(工艺气或蒸汽)加热到过热状态。5）蒸发器蒸发器用于加热流体，达到沸点以上温度，使其流体蒸发，一般有相的变化1.2换热器的发展历史二十世纪20年代出现板式换热器，并应用于食品工业。以板代管制成的换热器结构紧凑、换热效果好，因此陆续发展为多种形式。30年代初，瑞典首次制成螺旋板式换热器。接着，英国用钎焊法制造出一种

5、由铜及其合金材料制成的板翅式换热器，用于飞机发动机的散热。30年代末，3230年代末，瑞典又制造出第一台板壳式换热器，用于纸浆工厂。在此期间，为了解决强腐蚀性介质的换热问题，人们对新型材料制成的换热器开始注意。 　　60年代左右，由于空间技术和尖端科学的迅速发展，迫切需要各种高效能紧凑型的换热器，再加上冲压、钎焊和密封等技术的发展，换热器制造工艺得到进一步完善，从而推动了紧凑型板面式换热器的蓬勃发展和广泛应用。此外，自60年代开始，为了适应高温和高压条件下的换热和节能的需要，典型的管壳式换热器也得到了进一步的发展。

6、70年代中期，为了强化传热，在研究和发展热管的基础上又创制出热管式换热器。 1.3换热器的工作原理及制造材料　　换热器按传热方式的不同可分为混合式、蓄热式和间壁式三类。 　　混合式换热器是通过冷、热流体的直接接触、混合进行热量交换的换热器，又称接触式换热器。由于两流体混合换热后必须及时分离，这类换热器适合于气、液两流体之间的换热。例如，化工厂和发电厂所用的凉水塔中，热水由上往下喷淋，而冷空气自下而上吸入，在填充物的水膜表面或飞沫及水滴表面，热水和冷空气相互接触进行换热，热水被冷却，冷空气被加热，然后依靠两流体本身的

7、密度差得以及时分离。 　　蓄热式换热器是利用冷、热流体交替流经蓄热室中的蓄热体(填料)表面，从而进行热量交换的换热器，如炼焦炉下方预热空气的蓄热室。这类换热器主要用于回收和利用高温废气的热量。以回收冷量为目的的同类设备称蓄冷器，多用于空气分离装置中。 　　间壁式换热器的冷、热流体被固体间壁隔开，并通过间壁进行热量交换的换热器，因此又称表面式换热器，这类换热器应用最广。 　　间壁式换热器根据传热面的结构不同可分为管式、板面式和其他型式。管式换热器以管子表面作为传热面，包括蛇管式换热器、套管式换热器和管壳式换热器等；板

8、面式换热器以板面作为传热面，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；其他型式换热器是为满足某些特殊要求而设计的换热器，如刮面式换热器、转盘式换热器和空气冷却器等。 32　　换热器中流体的相对流向一般有顺流和逆流两种。顺流时，入口处两流体的温差最大，并沿传热表面逐渐减小，至出口处温差为最小。逆流时，沿传热表面两流体的温差分布较均