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蒸汽换热器的工作原理分类及性能特点等内容详述

时间:2021-11-24 来源网站:湛江化工机械网

2017-11-15 10:17:49来源:贤集网原创

蒸汽换热器以蒸汽为热源将水或空气加热的设备,蒸汽换热器采用钢铝复合翅片管作为主要换热器元件,它可以把蒸汽中的大量热值充分置换出来,用来加热水或空气,现代工业中,蒸汽已经是一种应用比较广泛的理想热载体。下面贤集网小编为您详细介绍一下蒸汽换热器的工作原理、分类、性能特点、主要优点及操作规程。

蒸汽换热器的工作原理

进入芯体的蒸汽,沿侧壁斜向小孔高速喷出,其动能为水吸收,推动水沿芯体边缘切线方向流动,以较大角度与壳体内壁接触,受壳体阻拦而旋转。由于壳体容积设计合理。水流旋转速度适宜且稳定。旋转水流不仅能更好地吸收蒸汽动能、消除噪声,也将蒸汽流散形成大量的微小汽水单元合体,这种小体积的组合混合时产生的噪声很低。

蒸汽换热器的分类

用蒸汽作热源加热水的设备分为两类:直接加热设备、间接加热设备。

(一)直接加热设备

直接加热设备又可分为蒸汽加热喷射器、蒸汽混合器、喷淋式换热器、热敏传感换热机组。

(1)蒸汽加热喷射器

利用蒸汽高流速产生负真空吸入水混合,此使用条件不仅要求蒸汽有一定的压力,而且还必须有一定动能才能混合,60年代因噪音问题未推广使用,90年代初由湖南西门机电解决噪音问题。蒸汽喷射器优点:设备简单,造价低,热能利用率高,不怕水垢;

(2)蒸汽混合器

是将蒸汽通过同径多孔装置直接注入水中。蒸汽压力必须大于系统压力0.2MPa以上,蒸汽流量不可调,有噪音,在开启或关闭时蒸汽压力与系统压力有叠加现象,对采暖、空调系统有一定破坏力,在闭式系统中不能使用,是一种淘汰产品;

(3)喷淋式换热器

是通过多孔装置将水直接以喷淋方式注入蒸汽中。可调节蒸汽流量,无噪音,0.2MPa低压蒸汽效果极佳,缺点:怕水中杂物堵塞喷淋孔,蒸汽压力波动大时换热器内易汽化。洗澡必须加储存水箱和水泵,不能等温换热;

喷淋式换热器特点:

混合加热是将蒸汽与水混合变为热水,其特点:基本没有热损,热效率几乎可达到100%。不怕结垢,冷凝水低于70℃。

(4)热敏传感换热机组

换热机组汽水直混式换热器,以高效热敏传感换热器为主机,将通用换热站内循稳压系统、控制系统等高度集成于一体,充分利用了当代流量变频控制、热量自动监测控制、远传网络通信控制等先进技术,使机组最大限度的实现自动化、智能化,整个机组统筹兼顾组合精良,量身定做,机组整机出厂,安装快捷方便,安装费用极低;

热敏传感换热机组特点:

1、传热迅捷、换热高效、换热效率可达100%;

2、冷凝水充分回收,循环利用,整个系统水自洁防垢,换热器、散热器及换热系统可保持长效稳定高效的热交换性能,最大限度降低系统结垢现象,不会因难以克服的结垢弊端而降低系统换热效率;

3、换热器采用全不锈钢制作,产品结构设计科学,工艺制作精良,使用寿命长,可达20年以上;

4、关键部件采用德国先进工艺技术及订单加工,因而主机不受蒸汽压力及系统压力影响,有效消除噪音、汽击现象,整机运行平稳;

5、冷凝水被完全吸收和利用,系统没有特殊原因,无需设置补水装置,大大节约了系统用水及运行费用;

6、整套机组结构紧凑,占地面积小,大大节省土建投资,同时,由于换热效率极高,运行中系统又无需补水,整个机组节汽、节电、节水三位一体,为用户创造可观的节能效益;

7、机组具备高智能自动化控制功能,可实现超压、超温保护,断电蒸汽自动切断及室外温度自动补偿功能并可实现远程监控,为用户提供高枕无忧的运行平台;

8、应用领域广阔,可广泛用于热电、厂矿、食品医疗、机械轻工、民用建筑等领域的采暖、热水洗浴及其他用途;

9、应用条件宽泛,可用于较大压力、温度范围的热交换。

(二)间接换热设备

特性:

间接加热必须具备两个条件才能进行热能的位移。从传热公式

可以看出:

1、传导必须有温差,即△T≠0.不能等温换热,一般情况要求△T≥20℃,否则温差越小,换热面积越大;

2、K值。一种金属的传热系统K值为恒定值。如果金属表面生成0.1㎜厚水垢,K值相应减少几倍,换热面也相应减少几倍,在采暖、空调系统中用软水就是这个道理。因蒸汽与水是两个各自独立的系统,压力相互间不会影响;

蒸汽换热应采用二级换热:第一级为汽-水换热(利用潜热);第二级为水-水换热(利用显热)。在饱和蒸汽中,因潜热大于显热6-10倍,因工程造价原因,一般采用汽――水一级换热;

间接换热设备又可分为列管式换热器、螺旋板式换热器、波纹管式换热器、浮动盘管换热器、机械换热机组、涡流热膜换热器。

(1)列管式换热器

采用层流传热,一级换热热效率不超过80%,冷凝水温度高,超过100℃,易汽化,蒸汽压力低于0.2MPa时,易产生蒸汽与水的冲击噪音,且有储存热水功能,水温上热下冷,份量重,易结垢,因检修需要一定抽管距离,且占地面积大,价格高,基本为淘汰产品;

(2)螺旋板式换热器

采用层流传热,有两种不同材质:一种为碳钢,一种为不锈钢。热效率不超过80%,一次性使用无法维修,比列管式占地相对小,易结垢,造价低,冷凝水温度超过100℃.易汽化,蒸汽压力小于0.2MPa时,冷凝水与蒸汽产生汽水冲击噪声,因价格低廉不普遍被采用;

(3)波纹管式换热器

采用振动和层流混合传热,一级换热热效率不超过80%,占地小,易结垢,冷凝温度超过100℃,易汽化,蒸汽压力小于0.2MPa时,水与蒸汽产生冲击噪声,因占小,90年代初为流行产品;

(4)浮动盘管换热器

采用振动传热,该技术国内基本是引进美国技术发展而来。是利用蒸汽动能,换热面产生振动破坏水膜,层流变为稳流传热,是世界上比较先进的方法,并能利用温差自行脱落硬质水垢,但对微孔软水垢无效,因制造工艺而异,热效率约在80-90%左右,0.2MPa以下蒸汽易产生汽水冲击噪声,储存式上下温差大,有死水区,以及占地面小,价格稍微偏高,现在有很多地方采用,目前国内所有厂家未做过试验,蒸汽压力与水压多大时合适,振频率过大,水分子与换热面不接触,无法传热,过小又起不到破坏水膜的作用,影响传热系数;

(5)机械换热机组

为两级换热:第一级将蒸汽通过喷淋方法变为高温水;第二级用水泵高流速(3M/S)在板式换热器中产生高速摩擦进而产生喘流换热器。这种换热器机组是目前国际上热效率最高(97.8%),冷凝水低于100℃,0.2MPa以下蒸汽正常使用,但因占地大、造价高(比浮动盘管高5倍以上)、消耗电力、维修大、价格贵、无法普遍使用;

(6)涡流热膜换热器

涡流热膜换热器采用最新的涡流热膜传热技术,通过改变流体运动状态来增加传热效果,当介质经过涡流管表面时,强力冲刷管子表面,从而提高换热效率,最高可达10000W/m2℃,这种结构实现了耐腐蚀、耐高温、耐高压、防结垢功能,其它类型的换热器的流体通道为固定方向流形式,在换热管表面形成绕流,对流换热系数降低;

涡流热膜换热器的最大特点在于经济性和安全性统一。由于考虑了换热管之间,换热管和壳体之间流动关系,不再使用折流板强行阻挡的方式逼出湍流,而是靠换热管之间自然诱导形成交替漩涡流,并在保证换热管不互相摩擦的前提下保持应有的颤动力度。换热管的刚性和柔性配置良好,不会彼此碰撞,既克服了浮动盘管换热器之间相互碰撞造成损伤的问题,又避免了普通管壳式换热器易结垢的问题。

蒸汽换热器的性能特点

1.高效节能,该换热器传热系数为6000-8000W/m2.0C;

2.全不锈钢制作,使用寿命长,可达20年以上;

3.改层流为湍流,提高了换热效率,降低了热阻;

4.换热速度快,耐高温(400℃),耐高压(2.5Mpa);

5.结构紧凑,占地面积小,重量轻,安装方便,节约土建投资;

6.设计灵活,规格齐全,实用针对性强,节约资金;

7.应用条件广泛,适用较大的压力、温度范围和多种介质热交换;

8.维护费用低,易操作,清垢周期长,清洗方便;

9.采用纳米热膜技术,显著增大传热系数;

10.应用领域广阔,可广泛用于热电、厂矿、石油化工、城市集中供热、食品医药、能源电子、机械轻工等领域。

蒸汽换热器的主要优点

1、高效节能:热效率可达99%,蒸汽换热器能使蒸汽快速均匀地直接溶解于水中,且蒸汽和被加热液体的压差即使仅有0.04Mpa,蒸汽仍能较好地加入被加热液体中,故热损失小,热效率高;

2、热水温高:使用涡旋式加热器可获得较高温度的热水,其最高加热温度敞口容器为98℃压力容器可达150℃,蒸汽换热器最高工作压力是1.6Mpa;

3、振动小,噪音低:有利于改善周围环境,与花管式老式加热器比较,涡旋式消音加热器因采用内部旋流消声结构,噪音低于50db,振动大大降低;

4、总投资低:热源蒸汽直接进入水箱,可省却热水用泵房设备,节省投资;

5、操作维修简单:水、汽分开控制,故水箱内剩余冷水可重复加热,控温方便;

6、蒸汽换热器采用全不锈钢材质精加工而成,无需拆卸维修,使用寿命长。

蒸汽换热器的操作规程

蒸汽换热器的操作规程一般是由几部分组成的,具体为:使用前的检查准备工作、使用时注意事项、投入使用、停用以及吹扫。

1、使用前的检查准备工作

(1)检查换热器静电接地是否良好;

(2)检查地脚螺栓及各联接法兰螺栓是否松动;

(3)检查出入口阀门是否完好,手轮是否齐全好用;

(4)检查换热器壳体表面有无变形、碰伤裂纹、锈蚀麻坑等缺陷;

(5)检查温度、压力表等仪表是否好用;

(6)试压合格后,方可使用。

2、使用时注意事项

(1)严禁超温、超压,以免影响使用寿命及损坏设备;

(2)严禁换热器单面受热,以免发生泄漏,一旦发生泄漏,应及时切除;

(3)严禁升降温速度过快;

(4)严禁放空阀半关死,以免造成跑油或引起着火;

(5)换热器发生泄漏时,应将换热器切除;

(6)经常检查压力、温度变化情况以及换热器是否有泄漏情况;

(7)应经常检查大头盖、管箱、放空阀等法兰连接处有无泄漏。

3、投入使用

(1)放尽换热器内存水,进行蒸汽贯通、预热,贯通时蒸汽对换热器;

(2)本体放空吹扫,注意管壳程必须同时进行。当温度平稳后,全开冷、热流体阀门;

(3)投用前,应首先检查放空阀,是否关严,以免造成跑油或引起着火;

(4)启用换热器应先引冷油,后引热油,以免设备急剧变形造成泄漏;

(5)开始引油时要缓慢,微开冷油放空阀,全开冷油的出口阀,然后慢慢开冷油的入口,当放空阀见油后,立即关闭放空阀,待换热器充满油;

(6)引热油时更应缓慢,防止少量存水突然受热汽化造成压力剧增,损坏设备。先微开热油放空阀,全开热油的出口阀,然后慢慢开热油的入口,当放空阀见油后,立即关闭放空阀,待换热器充满油;

(7)在投用过程中要注意系统压力变化、有无泄漏。若有问题时,改走副线。设备投用后作详细检查,无异常情况后方可离开,并做好记录。

4、停用

(1)先开热油线的副线阀,后关闭热油进、出口阀;

(2)先开冷油线的副线阀,后关闭冷油进、出口阀;

(3)若正常停用,随工艺管线一起进行蒸汽吹扫;

(4)若切除进行检修,换热器必须进行蒸汽吹扫。油品在200℃以上时,应适当冷却后再吹扫。

5、吹扫

(1)管壳程的扫线流程改通后方能给汽吹扫,以防止超压损坏设备;

(2)蒸汽吹扫时,应考虑到换热器所能承受的单向受热能力,吹扫单程时,另一程放空阀必须打开;

(3)吹扫干净后,停汽,放净存水待修。

以上是贤集网小编为您介绍的蒸汽换热器的工作原理、分类、性能特点、主要优点及操作规程。蒸汽换热器的制造,适用于生产工艺的加热、冷却、蒸发、冷凝、干燥、热回收及节能降耗。

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