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换热器发展背景

时间:2017/8/7 14:21:05来源:本站浏览次数: [news:cisits]

换热器(heat exchanger),是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备,又称热交换器。换热器在化工、石油、动力、食品及其它许多工业生产中占有重要地位,其在化工生产中换热器可作为加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器等,应用广泛。例如 电厂低温用聚四氟乙烯换热器是发电厂为降低排烟温度进行余热回收的新型装置设备。采用氟塑料换热器,能够防止酸腐蚀,并将烟气温度降至100度以内。
二十世纪20年代出现板式换热器,并应用于食品工业。以板代管制成的换热器,结构紧凑,传热效果好,因此陆续发展为多种形式。30年代初,瑞典首次制成螺旋板换热器。接着英国用钎焊法制造出一种由铜及其合金材料制成的板翅式换热器,用于飞机发动机的散热。30年代末,瑞典又制造出第一台板壳式换热器,用于纸浆工厂。在此期间,为了解决强腐蚀性介质的换热问题,人们对新型材料制成的换热器开始注意。
大约60年代,由于空间技术和先进的科学的迅速发展,迫切需要各种高性能紧凑型热交换器,再加上冲压、钎焊和密封技术的发展,如热交换器制造技术进一步完善,以推动蓬勃发展紧凑的板式换热器和广泛的应用。此外,自20世纪60年代以来,为了满足高温高压条件下热交换和能源效率的需要,研制了典型的管式换热器。在20世纪70年代中期,为了加强传热,热管换热器是在热管研究和发展的基础上发展起来的。
热交换器中流体的相对流动通常具有下游和流流。在流的末端,入口的两种流体的温差最大,热传递面的表面逐渐减小,出口的温差是最小的。两种流体在传热表面的温差是均匀的。当冷热流体进口温度和进口温度确定时,当两种流体没有相变时,下游最大温差最小。
在相同的换热条件下,平均温差随逆流而增大,热交换器的传热面积减小。如果换热面积相同,使用上游可以减少加热或冷却液的消耗。前者可节省设备的成本,后者可节省操作成本,因此在设计或生产使用时,应尽量使用反流热交换。
当一个或两个冷热流体相变(沸腾或凝结),由于发射或吸收只有当相变蒸发潜热,流体的温度本身是不会改变的,所以流体进出口温度相同的情况下,当两种流体之间的温差与液体流动的选择。除了流和流,还有流和流向。
在传热过程中,降低壁面热交换器的热阻是提高传热系数的重要问题。薄层的热阻主要来源于液体(称为边界层)两侧的l粘性传热表面(称为边界层),和污垢层两边的墙形成热交换器的使用,和金属壁的热阻相对较小。
增加流体的流动速度和摄动能减小薄薄边界层,降低热阻对热系数的影响。然而,增加流量可以增加能量消耗,因此设计应该在减少热阻和降低能耗之间进行合理的协调。为了减少污垢的耐热性,可以利用它来延缓污垢的形成,并定期清洁传热表面。
大多数热交换器都是用金属材料制成的,采用碳钢和低合金钢,用于制造中低压热交换器。奥氏体不锈钢也可以用作高低温材料,除了不同的耐腐蚀条件。铜、铝及其合金用于制造低温热交换器。镍合金在高温条件下使用;除了为非金属材料制造垫圈外,有些已经开始用于非金属材料的生产,如石墨热交换器、氟塑料热交换器和玻璃热交换器。

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