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换热容器

换热容器是指主要用于完成介质的热量交换的容器(代号E)。如管壳式余热锅炉、热交换器、冷却器、冷凝器、蒸发器、加热器、硫化锅、消毒锅、染色器、烘缸、磺化锅、蒸炒锅、预热锅、溶剂预热锅、蒸锅、蒸脱机、电热蒸汽发生器和煤气发生炉水夹套等。
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对流换热
对流换热是流体和与之接触的固体壁面之间的换热。 速度边界层:流体流过阎体壁面的时候,由于流体的黏性,紧贴壁面的流体和固壁之问没有相对运动,若流体主流和壁面之问有相对运动,则在壁面附近流体相对于壁面的运动有一个逐渐增大的区间,壁面附近这个速度变化显著的薄层就是速度边界层。 温度边界层:在对流换热现象中,若壁面温度是tw,流体主体的温度是tf,温度是连续变化的,则紧贴壁面的流体温度等于壁面温度,在贴近壁面的一层流体中,温度从tw逐渐变化到主流温度tf,这一温度变化显著的流体薄层称为温度边界层。
影响对流换热因素
影响对流换热的因素很多.主要包括: (1)流动的起因,即是强制对流还是自然对流。强制对流时流体的流动是外力驱动的,而自然对流时流体的流动是由换热本身引起的流体中的温度差(密度差)驱动的。 (2)流体有无相变。有相变的沸腾换热或凝结换热和单相流体的换热规律有较大差异,需要考虑汽化潜热。如饱和水定压汽化的过程中,流体吸收热量汽化,但温度不变。 (3)流动的状态,即湍流还是层流。湍流边界层的热对流较强,而层流边界层中的热对流很弱。 (4)壁面的几何形状。流体流过不同形状的固体表而时,流动形态受到壁面几何因素的影响。如同样的流体,同样的来流速度流过平板和横掠圆管时,换热状况不同。 (5)流体的物理性质,包括流体的导热系数、密度、比热容、运动黏度以及体胀系数等。
工艺要求
换热容器是进行热量交换的通用设备,简称换热器。在化工生产中,流体加热、冷却,液体气化或蒸气冷凝等过程都需进行热量交换,因而需要换热器,故其在化工生产中得到极为广泛的应用。通常在石油、化工装置的建设中,换热器约占总投资的20%,在全厂化工设备总重量中约占40%。因此,换热器的先进性、合理性和运转的可靠性,将直接影响着产品的质量、数量和成本。 换热器的种类很多,它们的结构形式和应用场合也各不相同,一台比较完善的换热器除需满足化工工艺要求外,尚需考虑下列因素: (1)换热效率高; (2)流体流动的阻力小; (3)结构可靠,制造成本低; (4)便于安装、检修。 生产中最常用的换热器型式有:套管式、蛇管式、管壳式、板式换热器(包括螺旋板式、板翅式)等。在这些换热器中要同时满足上述4条是很困难的,任何换热设备都不可能是十全十美的,例如平板换热器等高效换热设备具有体积小、重量轻等优点,但也有流动阻力大,制造、检修较困难等缺点。虽然管壳式换热器在换热效率、紧凑性和金属消耗量等方面均不及高效换热器,但它具有结构坚固,能够承受高温、高压,制造工艺较成熟,选材范围广等优点,因此仍是石油、化工生产中的主要设备。