混合式热交换器是依靠冷、热流体直接接触而进行传热的,这种传热方式避免了传热间壁及其两侧的污垢热阻,只要流体间的接触情况良好,就有较大的传热速率。按照用途的不同,可将混合式热交换器分成以下几种不同的类型:(1)冷却塔(或称冷水塔)在这种设备中,用自然通风或机械通风的方法,将生产中已经提高了温度的水进行冷却降温之后循环使用,以提高系统的经济效益。故凡允许流体相互混合的场合,都可以采用混合式热交换器,例如气体的洗涤与冷却、循环水的冷却、汽-水之间的混合加热、蒸汽的冷凝等等。它的应用遍及化工和冶金企业、动力工程、空气调节工程以及其它许多生产部门中。 按照用途的不同,可将混合式热交换器分成以下几种不同的类型: (1)冷却塔(或称冷水塔) 在这种设备中,用自然通风或机械通风的方法,将生产中已经提高了温度的水进行冷却降温之后循环使用,以提高系统的经济效益。例如热力发电厂或站的循环水、合成氨生产中的冷却水等,经过水冷却塔降温之后再循环使用,这种方法在实际工程中得到了广泛的使用。 (2)气体洗涤塔(或称洗涤塔) 在工业上用这种设备来洗涤气体有各种目的,例如用液体吸收气体混合物中的某些组分,除净气体中的灰尘,气体的增湿或干燥等。但其广泛的用途是冷却气体,而冷却所用的液体以水居多。空调工程中广泛使用的喷淋室,可以认为是它的一种特殊形式。喷淋室不但可以像气体洗涤塔一样对空气进行冷却,而且还可对其进行加热处理。但是,它也有对水质要求高、占地面积大、水泵耗能多等缺点:所以,在一般建筑中,喷淋室已不常使用或仅作为加湿设备使用。但是,在以调节湿度为主要目的的纺织厂、卷烟厂等仍大量使用! (3)喷射式热交换器 在这种设备中,使压力较高的流体由喷管喷出,形成很高的速度,低压流体被引入混合室与射流直接接触进行传热,并一同进入扩散管,在扩散管的出口达到同一压力和温度后送给用户。 (4)混合式冷凝器 这种设备一般是用水与蒸汽直接接触的方法使蒸汽冷凝。
管壳式换热器又称列管式换热器。是以封闭在壳体中管束的壁面作为传热面的间壁式换热器。这种换热器结构较简单,操作可靠,可用各种结构材料(主要是金属材料)制造,能在高温、高压下使用,是目前应用广的类型。
根据所采用的补偿措施,管壳式换热器可分为固定管板式换热器、浮头式换热器、U型管式换热器、填料函式换热器等四种类型。这种管板与换热器的管束进行相对应的连接的方式比较普遍,我们一般会把管板与外壳进行焊接并制作顶盖,在焊接的顶盖和壳体中附有管道这是为了能够让流体进出的。固定管板式换热器是管壳式换热器的一种。固定管板式换热器两端的管板采用焊接的方式与壳体连接,主要由外壳、管板、管束、顶盖(封头)等部件构成。
固定管板式换热器的优点是:
◆结构简单;
◆在相同的壳体直径内,排管数多,旁路少;
◆每根换热管都可以进行更换,且管内清洗方便。
固定管板式换热器的缺点是:
◆壳程不能进行机械清洗;
◆当换热管与壳体的温差较大(大于50℃)时会产生温差应力,解决措施是在壳体上设置膨胀节,因而壳程压力受膨胀节强度的限制不能太高;
◆只适用于流体清洁且不易结垢,两流体温差不大或温差较大但壳程压力不高的工作场合。
设计温度的确定
换热器的设计温度应符合以下规定
1.热交换器的各程(压力室)设计温度应按各自苛刻的工作工况分别确定;各部分在工作状态下的金属温度不同时,可分别设定设计温度;壳程设计温度、管程设计温度分别为壳程壳体、管箱壳体的设计温度;
2.设计温度不得低于元件金属在工作状态可能达到的极限高温;对于0℃以下的金属温度,设计温度不得高于元件金属可能达到的极限低温;在任何情况下,元件金属的表面温度不得超过材料的允许使用温度;
3.对于同时受两侧介质温度作用的元件应按其金属温度确定设计温度;
4.元件金属温度方法确定:(1)传热计算求得;(2)在已使用的同类换热器上测定;(3)根据介质温度并结合外部条件确定。
折流板缺口的布置
(1)卧式热交换器的壳程为单向清洁流体时折流板的缺口宜水平上下布置;气体中含有少量液体时,应在缺口朝上的折流板低处开通液口,液体中含有少量气体时,应在却口朝下的的折流板高处开通气口。
(2)卧式热交换器、冷凝器和重沸器的壳程介质为气、液相共存或液体中含有固体颗粒时,折流板缺口应垂直左右布置;气、液共存时,应在折流板高出和低处开通液口和通气口,;液体中含有固体颗粒时,应在折流板低处开通液口。