编辑: 645135144 2022-11-02
第7章 换热设备 7.

1 换热设备的功能和分类 ? 换热器:温度不同的两种流体相互交换热 量的设备叫换热设备,也叫换热器. ? 在建筑内部热水供应中的换热设备的特 点: ? 换热器中的流体分别为热媒(蒸汽或高温水) 和冷水,冷水加热后的温度不高(≤70℃), ? 热水从卫生器具中流出使用,不循环使用. 7.1 换热设备的功能和分类 ? 分类 (1)按贮热容积的大小,分为容积式,半容积式,半即热式和快速式. ? 容积式换热器贮存的热水量最多,快速式没有贮热容积. (2)按工作原理,分为间壁式和混合式. ? 间壁式换热器中的热媒可以循环使用 ? 间壁式换热器按热媒又分为水― 水式和汽― 水式. ? 混合式换热器:热媒和被加热水直接接触 ? 混合式换热器又分为汽水混合换热器、蒸汽喷射消声换热器、涡旋式蒸汽换 热器.混合式换热器中的热媒与被加热水一起从卫生设备流出,不能循环使 用. (3)按换热器的构造分为管壳式、板式和螺旋板式. (4)按换热器的放置,分为卧式和立式. ? 卧式换热器占地面积大,但所需空间高度低;

? 立式换热器占地面积小,但所需空间高度大. (5)按换热管的形式,分为列管式、固定U形管和浮动盘管式. ? 按换热管的多少,又分为单管束、双管束和多管束. 7.2 常用换热器的构造和特点 7.2.1 容积式换热器 7.2.1.1 传统的容积 式换热器 ? 容积式换热器是带 有贮热容积的间壁 式换热设备,具有 加热冷水和贮备热 水两种功能,又叫 贮存式换热器,有 卧式和立式. 容积式水加热器特点 ? 优点: ? 具有较大的贮存和调节能力 ? 被加热水通过时压力损失较小 ? 用水点处压力变化平稳 ? 出水水温较为稳定 ? 对热媒要求不严,供热负荷可安最大时热负荷计算 ? 结构简单,可以承受水压,噪声低 ? 缺点: ? 加热器中,被加热水流速缓馒,传热系数小,热交换效率低 ? 体积庞大占用过多的建筑空间 ? 在热媒导管中心线以下约有 30%的贮水容积是低于规定水温的常温 水或冷水,贮罐的容积利用率也很低. ? 水质易受污染 变温区和冷水去易导致细菌孳生 ? 不节能 热损失大,热交换效率低 动画演示 7.2.1.2 新型卧式容积式换热器 ? 提高换热设备换热效果的关键是提高其 传热系数K值. ? K值由三部分组成,即换热管束内热媒向 管束内壁的放热系数α1,管束内壁向外 壁的导热系数λ及管束外壁向被加热水 的放热系数α2,其表达式为 7.2.1.2 新型卧式容积式换热器 ? 改进措施 ? 减小换热管管径 ? 管径的减小可在保持相同换热面积的条 件下减小过水断面积,从而在相等的热 媒流量时可增大热媒流速.增大流速不 仅直接提高了α1值,而且可以改变热媒 在管束内流动的流态,使其形成紊流, 更进一步提高了热媒的放热效果. ? 同时由于热媒管束管径的减小,管壁厚 度可相应减小,相应地减小了热阻 ? 附加导流阻流装置 ? 在原有结构基础上附加一些导流、阻流 装置,组织被加热水流经换热管束,局 部提高其流速,从而增大换热管外壁向 被加热水的放热系数α2, ? 同时,导流、阻流装置还可促使换热器 内被加热水在升温阶段形成较强的对 流,提高换热效果和最大限度地减少冷 水区容积,提高了容积利用系数 7.2.1.2 新型卧式容积式换热 器?新型卧式容积式换热器的特点是: 1)提高了传热系数 减小换热管管径和附加导流、阻流装置,改善了 换热性能,热媒温降与被加热水温升大幅度提高. 2)提高了容积利用率 在升温阶段,从下到上各个断面基本处于同一 温度,消除了罐底的冷水滞水区;

容积利用率达到95%以上,保 障了水质,防止军团菌的滋生. 3)面积小 钢材用量明显减少,降低了一次性投资.与传统容积式换 热器相比,一次性投资较汽一水换热时可省17%;

较水一水换热 时可省51%. 4)节能 凝结水出水温度在50℃以下,蒸汽热能利用率高,节能约10 %~ 15%.另外,因传热系数提高,换热器数目减少・ ,减少了罐体表面的 散热损失而节能 5)换热系统简化 因凝结水温度低,不需串加换热器,可省掉 传统设 备 疏水器,维护管理费用低,回水阻力小,还可以防止因高温凝 结水的二次蒸发产生的蒸汽对环境造成的污染,改善了操作使用的 环境条件. 7.2.1.3 新型立式容积式换热器 ? 改进: 1)采用立式交错双盘管结构 换热管束 规格为批9X2,5s25X2.5的钢管或铜 管.这样既增大了换热面积,解决了 立式传统容积式换热器因换热面积小 得不到发展的问题,又不需为在罐体 上开双孔而增加罐体壁厚,且两换热 盘管上下错开,方便平面布置,节省 占地面积. 2)合理布置盘管管束 在管程局部地方 改变介质流态使其形成紊流,提高传 热效果. 3)罐内适当配置导流装置 局部提高被 加热水的流速,并使其形成强制自然 循环,减少罐内的冷水区. 7.2.1.3 新型立式容积式换热器 ? 特点: 1)传热系数K值提高 ? 立式双盘管上、下交错排列的管程结构,即提高了热媒流速,造成管程局 部紊流,提高了热媒对管内壁的放热系数;

又使被加热水在上升过程中, 两次垂直冲刷换热管束,提高了换热能力;

? 换热过程是热媒由上而下,被加热水由下而上,者呈逆向流动,在换热器 的冷水进口处是温度最低的热媒与温度最低的被加热水相碰, ? 罐体内设置的导流结构起到组织被加热水流经换热管束,提高被加热水流 速的作用,从而提高了管外壁对被加热水体的换热系数 2)提高了容器利用率 ? 换热器不出水时,导流装置能促进罐体内被加热水的自然循环,将靠近底 部的部分冷水加热,减少其冷水区的容积. 3)节能效果明显 ? 以蒸汽为热媒时,回收凝结水温度低.110℃至140℃的蒸汽变成50℃左 右的凝结水,热媒出口温度比一般传统的 容积式换热器 降低约30'

C,回 收凝结水的热量约占整个换热量的15%. ? 新型立式容积式换热器换热量大,换热能力强,升温快,达到定温时间 短,一级换热就满足使用要求,换热器数量大大减少,也减少了表面散热 损失,起到节能作用. 7.2.1.3 新型立式容积式换热器 4)阻力增大 新型立式容积式换热器的换热 盘管部分较传统的容积式换热器有较大的 改进,热媒阻力损失也有所增大. ? 但系统不用设疏水器,因而也就没有疏水器所 引起的阻力. 5)系统简化,方便维修使用 不需像传统的 容积式换热器那样搞二级串联换热,设备 少,管道少,系统简单,便于操作、维护 和管理.安装与维护管理费用少. 7.2.1.4 浮动盘管容积式换热器 ? 浮动盘管容积式换热器内部盘管的形式有立体螺旋形和水平螺旋 形两种 ? 立体螺旋形浮动盘管的基本构造:几个不同旋转直径的竖向螺旋 管组成一组管束 ? 立体螺旋形分类:设自由浮动的分配器(也称之为惰性块),集水 短管 ? 分配器既能使热媒在各管束内较均匀的分配,增大流程,以利充分 换热;

又起阻尼作用,防止共振破坏. ? 集水短管式构造简单,便于生产 7.2.1.4 浮动盘管容积式换热器 ? 水平螺旋形浮动盘管分为:立管边置形和立管中置形两种, ? 优点 ? 是螺旋管的旋转半径大,换热面积大,换热量大. ? 缺点 ? 其构造有如串糖葫芦,中 间只要有一根管出了问题,则整个管束都报 废,无法更换,也无法采取其他补救措施. 7.2.........

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