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板式換熱設備

簡介—— 管式換熱設備是以管壁為換熱間壁的換熱設備。這類換熱設備常用的有盤管式,套管式,列管式和翅片管式等。 盤管式盤管式換熱器有

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管式換熱設備是以管壁為換熱間壁的換熱設備。這類換熱設備常用的有盤管式,套管式,列管式和翅片管式等。

盤管式盤管式換熱器有沉浸式和噴淋式兩種。沉浸式換熱器是將盤管浸沒在裝有流體的容器中,盤管內通以另一種流體進行熱交換。盤管可以做成各種形狀,有將若幹段直管上下並列排列(稱排管)。有將長管彎曲成螺旋形 (稱盤香管),此外還有其他的形式。

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這種換熱器管外空間較大,因而管外流體流速較小,傳熱係數不高,傳熱效率低,是較古老的一種設備。其優點是結構簡單,製造、維修方便,造價低,能承受較高壓力。由於管外有大量液體,故對操作條件的改變並不敏感。

噴淋式是將一種流體分散成液滴從上麵噴淋下來,經盤管外表麵進行換熱,通常用作冷卻器。這種換熱器常見的有兩種用法。一種用法是用於高壓液氨的冷卻,這時冷卻劑在管外噴淋。另一種是常壓下牛乳的冷卻,冷卻劑在管內流動,而牛乳則在盤管外表麵上噴淋。噴淋的方法可將上方噴淋管上鑽許多小孔,或采用邊緣成鋸齒形的小槽。這樣噴淋液體便自小孔或齒緣均勻分布到盤管上,並依次向下流動。

噴淋式與沉浸式相比,管外流體傳熱係數有所提高,因此所需傳熱麵積、材料消耗和製造成本都較低。此外,清洗消毒也較方便。同時,冷卻水消耗量隻有沉浸式的一半。不過,這種設備占地麵積大,操作時管外有水氣發生,對環境不利,故常安裝在室外。而且,管子氧化快,使用壽命短,噴淋的液體量有變化時,溫度反映極為敏感。

套管式套管式換熱器是用兩根口徑不同的管子相套而成的同心套管,再將多段套管連接起來,每一段套管稱為一程。各程的內管用U形管相連接,而外管則用支管連接。這種換熱器的程數較多,一般都是上下排列,固定於支架上。若所需傳熱麵積較大,則可將套管換熱器組成平行的幾排,各排都與總管相連。

操作時,一種流體在內管中流動,另一種流體則在套管間的環隙中流動。用蒸汽加熱時,液體從下方進入套管的內管,順序流過各段套管由上方流出。蒸汽則從上方進入,冷凝水由最下麵的套管排出。最新的套管式換熱器有三層同心套管。在這種換熱器中,裏、外兩層通入加熱介質,一般使用過熱水,中間一層通入產品。這樣做的好處是產品兩麵都受到加熱,大大擴大了傳熱麵積。目前這種三層同心套管式換熱器廣泛使用於番茄醬無菌包裝前的物料殺菌和冷卻。

套管式換熱器每程的有效長度不能太長,否則管子易向下彎曲,並引起環隙層中的流體分布不均勻。通常采用的長度為4~6m。在安裝時,每程管子向上應有一定傾斜度,產品從下方進入,由下而上流過各程管子,從上方流出以避免由產品帶入的氣泡在管內積聚而影響傳熱效果。在套管式換熱器中,通過選擇合適的管徑,可將內、外管間的環隙橫截麵做得很小,這樣便於在載熱體用量不大的情況下,也可以獲得較高的流速,以保證內管兩側都能獲得較高的傳熱係數,提高傳熱效率。

套管式換熱器的優點是結構簡單,能耐高壓,可保證逆流操作,排數和程數可任意添減調節,伸縮性很大。它可用於加熱、冷卻或冷凝。特別適用於載熱體用量小或物料有腐蝕性時的換熱。缺點是管子接頭多,易泄漏,每單位管長的傳熱麵積有限,因此往往設備體積較大,同時每平方米傳熱麵積的金屬消耗量也是各種換熱器中最大的,可達150kg/m,而列管式換熱器的金屬消耗量隻有30kg/m,因此,設備成本較高。套管式換熱器適合於傳熱麵積不需要太大的情況。

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