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板式换热设备

简介—— 管式换热设备是以管壁为换热间壁的换热设备。这类换热设备常用的有盘管式,套管式,列管式和翅片管式等。 盘管式盘管式换热器有

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管式换热设备是以管壁为换热间壁的换热设备。这类换热设备常用的有盘管式,套管式,列管式和翅片管式等。

盘管式盘管式换热器有沉浸式和喷淋式两种。沉浸式换热器是将盘管浸没在装有流体的容器中,盘管内通以另一种流体进行热交换。盘管可以做成各种形状,有将若干段直管上下并列排列(称排管)。有将长管弯曲成螺旋形 (称盘香管),此外还有其他的形式。

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这种换热器管外空间较大,因而管外流体流速较小,传热系数不高,传热效率低,是较古老的一种设备。其优点是结构简单,制造、维修方便,造价低,能承受较高压力。由于管外有大量液体,故对操作条件的改变并不敏感。

喷淋式是将一种流体分散成液滴从上面喷淋下来,经盘管外表面进行换热,通常用作冷却器。这种换热器常见的有两种用法。一种用法是用于高压液氨的冷却,这时冷却剂在管外喷淋。另一种是常压下牛乳的冷却,冷却剂在管内流动,而牛乳则在盘管外表面上喷淋。喷淋的方法可将上方喷淋管上钻许多小孔,或采用边缘成锯齿形的小槽。这样喷淋液体便自小孔或齿缘均匀分布到盘管上,并依次向下流动。

喷淋式与沉浸式相比,管外流体传热系数有所提高,因此所需传热面积、材料消耗和制造成本都较低。此外,清洗消毒也较方便。同时,冷却水消耗量只有沉浸式的一半。不过,这种设备占地面积大,操作时管外有水气发生,对环境不利,故常安装在室外。而且,管子氧化快,使用寿命短,喷淋的液体量有变化时,温度反映极为敏感。

套管式套管式换热器是用两根口径不同的管子相套而成的同心套管,再将多段套管连接起来,每一段套管称为一程。各程的内管用U形管相连接,而外管则用支管连接。这种换热器的程数较多,一般都是上下排列,固定于支架上。若所需传热面积较大,则可将套管换热器组成平行的几排,各排都与总管相连。

操作时,一种流体在内管中流动,另一种流体则在套管间的环隙中流动。用蒸汽加热时,液体从下方进入套管的内管,顺序流过各段套管由上方流出。蒸汽则从上方进入,冷凝水由最下面的套管排出。最新的套管式换热器有三层同心套管。在这种换热器中,里、外两层通入加热介质,一般使用过热水,中间一层通入产品。这样做的好处是产品两面都受到加热,大大扩大了传热面积。目前这种三层同心套管式换热器广泛使用于番茄酱无菌包装前的物料杀菌和冷却。

套管式换热器每程的有效长度不能太长,否则管子易向下弯曲,并引起环隙层中的流体分布不均匀。通常采用的长度为4~6m。在安装时,每程管子向上应有一定倾斜度,产品从下方进入,由下而上流过各程管子,从上方流出以避免由产品带入的气泡在管内积聚而影响传热效果。在套管式换热器中,通过选择合适的管径,可将内、外管间的环隙横截面做得很小,这样便于在载热体用量不大的情况下,也可以获得较高的流速,以保证内管两侧都能获得较高的传热系数,提高传热效率。

套管式换热器的优点是结构简单,能耐高压,可保证逆流操作,排数和程数可任意添减调节,伸缩性很大。它可用于加热、冷却或冷凝。特别适用于载热体用量小或物料有腐蚀性时的换热。缺点是管子接头多,易泄漏,每单位管长的传热面积有限,因此往往设备体积较大,同时每平方米传热面积的金属消耗量也是各种换热器中最大的,可达150kg/m,而列管式换热器的金属消耗量只有30kg/m,因此,设备成本较高。套管式换热器适合于传热面积不需要太大的情况。

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