蛇管式換熱器

蛇管式換熱器

蛇管式換熱器是以蛇形管作為傳熱元件的換熱器。這是一種古老的換熱設備。它結構簡單,製造、安裝、清洗和維修方便,價格低廉,又特別適用於高壓流體的冷卻、冷凝,所以現代仍得到廣泛套用。

蛇管式換熱器蛇管式換熱器
蛇管式換熱器傳熱元件材質區分為金屬與非金屬兩大類。近年來,蛇管式金屬換熱器在世界上發展迅速,已成為熱交換裝置的主要形式.非金屬蛇管換熱器具有高潔淨率換熱材質,耐蝕性冠於多種合金,例如鄭州工業大學非金屬蛇管聚四氟乙烯換熱製造工藝的研究,促使蛇管換熱器在石油化工、硫酸、醫藥、電鍍、輕工等領域逐步得到廣泛的套用。

正文;蛇管式換熱器

以蛇形管作為傳熱元件的換熱器。(serpentinetypeheatexchanger)這是一種古老的換熱設備。它結構簡單,製造、安裝、清洗和維修方便,價格低廉,又特別適用於高壓流體的冷卻、冷凝,所以現代仍得到廣泛套用。但蛇管式換熱器的體積大、笨重;單位傳熱面積金屬耗量多,傳熱效能低。根據管外流體冷卻方式的不同,蛇管式換熱器又分為沉浸式和噴淋式。

沉浸式換熱器

將蛇管沉浸在盛有液體(B 流體)的容器內,蛇管中流過另一種A流體。通過管壁,熱量由一種流體傳遞給另一種流體(圖1a)。蛇管的形狀主要取決於容器的形狀,可以是圓盤形、螺鏇形和長的蛇形等。蛇管不能太長,否則管內流阻大,耗能多;管徑也不宜過大,因為管徑大加工困難,通常取76毫米以下管徑彎製成。蛇管外的流體幾乎不動,流速很小。管外流體中的傳熱以自然對流方式進行,給熱係數很低,因此這種換熱器只適用於小容量換熱。為提高傳熱係數,可在容器內設折流板或圓筒(圖1b)或機械攪拌,以提高蛇管外流體速度。即使在如圖1b的結構中,液-液換熱時的傳熱係數也只有230~700W/(m2 .℃)。蛇管可用鋼、銅、銀、鑄鐵、陶瓷玻璃石墨塑膠等製成。鄭州工業大學開展了蛇管聚四氟乙烯換熱設備的製造工藝研究工作。通過試製、試用並積累數據,目前已探索出可行的沉浸式聚四氟乙烯換熱器製造工藝並設計、試製出適合我國工業套用的各種氟塑膠換熱器。這種換熱器的容器內經常存水,故不會因暫時停水而影響換熱的進行,這對易於發生火災的有機化工產品的冷凝和冷卻十分有利。
蛇管式換熱器蛇管式換熱器

噴淋式換熱器

管內熱流體(A 流體)通過蛇管壁與管外噴淋的冷流體(B流體)進行換熱。它主要由蛇管、噴淋裝置、滴水板和支柱等組成。蛇管由上下排列的水平直管借U形肘管順次連線在一起。 每排管子最上面設有噴淋裝置,如噴頭或水槽等。圖2為噴淋式換熱器。冷卻水由水槽溢流出,沿槽滴水板均勻淋灑於傳熱管上。水成薄膜狀,流經管子外表面,再匯集於管滴水板,逐次往下淋灑。在換熱器的下面設有底盤以收集流下來的水。當噴淋不充分時會產生大量蒸汽,因此一般安裝在室外通風處,為避免水被風吹走,多圍以百葉窗式的護牆。作為冷卻器用時,熱流體由下部通入管內;作為冷凝器用時,蒸汽則由上部通入管內。由於冷卻水直接噴淋於管外壁面上,部分水汽化蒸發,加上空氣的共同冷卻作用,傳熱效果好,液-液換熱時,傳熱係數為300~1000W/(m2 .℃)。它的耗水量也小,僅是沉浸式的一半。運行中還可經常清掃管外壁面,提高冷卻效果。當直管與U形肘管用法蘭連線時,管內清洗和傳熱面積的增減都比較容易。噴淋式換熱器主要用於石油煉製、石油化工、造氣、釀造和製冰等工業部門。由於傳熱管可用鑄鐵製成,它很適用於濃硫酸的冷卻,但不適於因水源不足或突然停水時易發生意外事故的石油產品或有機氣體的冷卻。

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利用Fluent對光滑蛇管換熱器進行了模擬,將得出的結果與經典理論比較,發現數值模擬方法具有相當的可靠度,並在相同外部條件下對4種不同結構的波紋式蛇管進行模擬,得出湍流狀態下管內流體的溫度場和速度場,從微觀上說明了波紋管強化傳熱機理。分析了波紋高度對波紋式蛇管傳熱效率的影響。

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