流体空间的选择
要使换热器正常而有效地操作,就慎重地选择流动空间。
(1)温度。高温流体一般走管程,因为高温会降低材料的许用应力,所以高温流体走管程可节省保温层并减少壳体厚度,有时为了便于高温流体的散热,也可使高温流体走壳程,但为了操作人员的安全,需设置保温层。
(2)压力。较高压力的流体走管程,可减少壳体厚度。
(3)黏度。
(4)腐蚀性。腐蚀性较强的流体应走管程,以节省耐腐蚀材料。
(5)压力降。
(6)清洁性。较脏和易结垢的流体应走管程,以便于清洗和控制结垢。如走壳程,则应采取正方形排列,并采用可拆式(浮头式、填料函式、U型管式)换热器。
(7)流速。
(8)对流换热系数。
壳管式换热器是一种常见且广泛应用于工业和商业领域的热交换设备。它是用于传递热量的器件,常见于供暖、制冷、空调系统以及化工、电力等领域。
壳管式换热器由一个外壳和一组内部管子组成。外壳通常由金属材料制成,内部管道通常由金属管或合金管组成。这些管道连接在一起,并通过壳体内的支撑和固定装置稳固地固定在一起。
工作原理是通过壳体和管道分隔了两种不同的流体,分别称为“热介质”和“工作介质”。当热介质从一个端口进入并通过管道流动时,工作介质从另一个端口进入并在相同的管道中流动,但在相反的方向上。在这个过程中,热量从热介质传递到工作介质,从而完成热能交换。
壳管式换热器具有许多优点。,它们的结构坚固,可以经受高压和高温的条件。其次,由于管道和壳体之间的良好隔离,两种流体不会直接混合,因此换热过程更为安全可靠。此外,壳管式换热器的维护相对简单,只需定期清洗和保养,就可以保持其运行。
按换热器传热面形状和结构分类
(1)管式换热器:管式换热器通过管子壁面进行传热,按传热管的结构不同,可分为列管式换热管、套管式换热器、蛇管式换热器和翅片管式换热器等几种。管式换热器应用广。
(2)板式换热器:板式换热器通过板面进行传热,按传热板的结构形式,可分为平板式换热器、螺旋板式换热器、板翅式换热器和热板式换热器。
(3)特殊形式换热器:这类换热器是指根据工艺特殊的要求而设计的具有特殊结构的换热器。如回转式换热器、热管式换热器等。
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。