殼管式汽—水換熱器

圖1(c)所示為U形管式汽-水換熱器，其結(jié)構(gòu)是將管子彎成U形，再將兩端固定在同一管板上。由于每根管子均可自由伸縮，解決了熱膨脹問(wèn)題，且管束可以從殼體中整體抽出進(jìn)行管間清洗。缺點(diǎn)是管內(nèi)污垢無(wú)法機(jī)械清洗，管板上布置的管子數(shù)目少，使單位容量和單位質(zhì)量的傳熱量少。多用于換熱溫差較大，管內(nèi)流體不易結(jié)垢的場(chǎng)合。

圖1(d)所示為浮頭式汽-水換熱器。為解決熱應(yīng)力問(wèn)題，可將固體板的一端不與外殼相連，不相連的一頭稱為浮頭，浮頭通常封閉在殼體內(nèi)，可以自由膨脹。浮頭式汽-水換熱器除補(bǔ)償好外，還可以將管束從殼體中整個(gè)拔出，便于清洗。

如圖1《殼管式汽一水換熱器》（1-外殼；2-管束；3-固定管柵板；4-前水室；5-后水室；6-膨脹節(jié)；7-浮頭；8-擋板；9-蒸汽入口；10-凝水出口；11-汽側(cè)排汽管；12-被加熱水出口；13-被加熱水入口；14-水側(cè)排汽管）(a)所示。殼管式汽-水換熱器主要包括以下幾個(gè)部分：帶有蒸汽出口連接短管的圓形外殼，由小直徑管子組成的管束，固定管束的管柵板，帶有被加熱水進(jìn)出口連接短管的前水室及后水室。蒸汽在管束外表面流過(guò)，被加熱水在管束的小管內(nèi)流過(guò)，通過(guò)管束的壁面進(jìn)行熱交換。管束通常采用銅管、黃銅管，導(dǎo)熱性能好，耐腐蝕，但造價(jià)高。一般超過(guò)140℃的高溫?zé)崴訜崞髯詈貌捎娩摴堋?/p>

為了強(qiáng)化傳熱，通常在前水室、后水室中間加隔板，使水由單流程變成多流程，流程通常取偶數(shù)，這樣進(jìn)出水口在同一側(cè)，便于管道布置。固定管板式汽一水換熱器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低。但蒸汽和被加熱水之間溫差較大時(shí)，由于管殼、管子膨脹性不同，熱應(yīng)力大，會(huì)引起管子彎曲或造成管束與管板、管板與管殼之間開裂，導(dǎo)致管束泄漏；此外，管間污垢較難清理，可能發(fā)生堵塞。這種型式的水換熱器只適用于溫差較小、壓力較低、結(jié)垢不嚴(yán)重的場(chǎng)合。為解決外殼和管束熱膨脹不一致的缺點(diǎn)，常需在殼體中部加波形膨脹節(jié)，以達(dá)到補(bǔ)償?shù)哪康模瑘D1(b)所示為帶膨脹節(jié)的殼管式汽一水換熱器。

此外，換熱器的換熱管采用波節(jié)管或螺紋管。波節(jié)管或螺紋管都是高效傳熱元件，由它制成的換熱器，在流體流速不高、流體阻力不大的情況下改變流體的流動(dòng)狀態(tài)形成強(qiáng)烈的湍流，大大提高了管內(nèi)外放熱系數(shù)；尤其在汽水換熱時(shí)，冷凝水沿槽溝流下從而降低了換熱管外側(cè)水膜的厚度，這同樣提高了管內(nèi)外放熱系數(shù)。使得換熱器的總傳熱系數(shù)大大提高。經(jīng)測(cè)試，汽一水換熱時(shí)總傳熱系數(shù)可達(dá)到：4500～6000W/(m·℃)?？倐鳠嵯禂?shù)高，單位體積傳熱面積大，因此占地面積大大減小。

由于采用波節(jié)管或螺紋管，改變了流體的流動(dòng)狀態(tài)，使得流體對(duì)管壁有較強(qiáng)的沖刷作用；換熱管束產(chǎn)生低頻顫動(dòng)，破壞了污垢沉積的條件，阻止水垢形成，具有自動(dòng)除垢、防垢的功能。因此換熱管不易結(jié)垢，熱網(wǎng)加熱器能夠保持長(zhǎng)期高效率運(yùn)行。換熱管的波節(jié)或螺紋類似膨脹節(jié)，有熱應(yīng)力的補(bǔ)償能力，可以在受熱膨脹時(shí)消除由于管殼和管子程受不同的溫度影響而產(chǎn)生的熱脹力，從而避免了加熱器的熱應(yīng)力破壞，不易泄漏。

(1)固定管板式汽一水換熱器。如圖1(a)（1-外殼；2-管束；3-固定管柵板；4-前水室；5-后水室；6-膨脹節(jié)；7-浮頭；8-擋板；9-蒸汽入口；10-凝水出口；11-汽側(cè)排汽管；12-被加熱水出口；13-被加熱水入口；14-水側(cè)排汽管）所示。殼管式汽一水換熱器主要包括以下幾個(gè)部分：帶有蒸汽出口連接短管的圓形外殼，由小直徑管子組成的管束，固定管束的管柵板，帶有被加熱水進(jìn)出口連接短管的前水室及后水室。蒸汽在管束外表面流過(guò)，被加熱水在管束的小管內(nèi)流過(guò)，通過(guò)管束的壁面進(jìn)行熱交換。管束通常采用銅管、黃銅管，導(dǎo)熱性能好，耐腐蝕，但造價(jià)高。一般超過(guò)140℃的高溫?zé)崴訜崞髯詈貌捎娩摴?。為了?qiáng)化傳熱，通常在前水室、后水室中間加隔板，使水由單流程變成多流程，流程通常取偶數(shù)，這樣進(jìn)出水口在同一側(cè)，便于管道布置。

固定管板式汽-水換熱器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低。但蒸汽和被加熱水之間溫差較大時(shí)，由于管殼、管子膨脹性不同，熱應(yīng)力大，會(huì)引起管子彎曲或造成管束與管板、管板與管殼之間開裂，導(dǎo)致管束泄漏；此外，管間污垢較難清理，可能發(fā)生堵塞。這種型式的汽水換熱器只適用于溫差較小、壓力較低、結(jié)垢不嚴(yán)重的場(chǎng)合。

為解決外殼和管束熱膨脹不一致的缺點(diǎn)，常需在殼體中部加波形膨脹節(jié)，以達(dá)到熱補(bǔ)償?shù)哪康模瑘D1(b)所示為帶膨脹節(jié)的殼管式汽-水換熱器。

此外，換熱器的換熱管采用波節(jié)管或螺紋管。波節(jié)管或螺紋管都是高效傳熱元件，由它制成的換熱器，在流體流速不高、流體阻力不大的情況下改變流體的流動(dòng)狀態(tài)形成強(qiáng)烈的湍流，大大提高了管內(nèi)外放熱系數(shù)；尤其在汽水換熱時(shí)，冷凝水沿槽溝流下從而降低了換熱管外側(cè)水膜的厚度，這同樣提高了管內(nèi)外放熱系數(shù)。使得換熱器的總傳熱系數(shù)大大提高。經(jīng)測(cè)試，汽一水換熱時(shí)總傳熱系數(shù)可達(dá)到：4500～6000W/(m·℃)。總傳熱系數(shù)高，單位體積傳熱面積大，因此占地面積大大減小。

由于采用波節(jié)管或螺紋管，改變了流體的流動(dòng)狀態(tài)，使得流體對(duì)管壁有較強(qiáng)的沖刷作用；換熱管束產(chǎn)生低頻顫動(dòng)，破壞了污垢沉積的條件，阻止水垢形成，具有自動(dòng)除垢、防垢的功能。因此換熱管不易結(jié)垢，熱網(wǎng)加熱器能夠保持長(zhǎng)期高效率運(yùn)行。換熱管的波節(jié)或螺紋類似膨脹節(jié)，有熱應(yīng)力的補(bǔ)償能力，可以在受熱膨脹時(shí)消除由于管殼和管子程受不同的溫度影響而產(chǎn)生的熱脹力，從而避免了加熱器的熱應(yīng)力破壞，不易泄漏。

(2)圖1(c)所示為U形管式汽-水換熱器，其結(jié)構(gòu)是將管子彎成U形，再將兩端固定在同一管板上。由于每根管子均可自由伸縮，解決了熱膨脹問(wèn)題，且管束可以從殼體中整體抽出進(jìn)行管間清洗。缺點(diǎn)是管內(nèi)污垢無(wú)法機(jī)械清洗，管板上布置的管子數(shù)目少，使單位容量和單位質(zhì)量的傳熱量少。多用于換熱溫差較大，管內(nèi)流體不易結(jié)垢的場(chǎng)合。

(3)圖1(d)所示為浮頭式汽-水換熱器。為解決熱應(yīng)力問(wèn)題，可將固體板的一端不與外殼相連，不相連的一頭稱為浮頭，浮頭通常封閉在殼體內(nèi)，可以自由膨脹。浮頭式汽-水換熱器除補(bǔ)償好外，還可以將管束從殼體中整個(gè)拔出，便于清洗。

圖1（1-外殼；2-噴嘴；3-泄水栓；4-網(wǎng)蓋；5-填料水）為噴射式汽-水換熱器。噴射式汽-水換熱器可以減少蒸汽直接通入水中產(chǎn)生的振動(dòng)和噪聲。蒸汽通過(guò)噴管壁上的傾斜小孔射出，形成許多蒸汽細(xì)流，并和水迅速均勻地混合。在混合過(guò)程中，蒸汽多余的勢(shì)能和動(dòng)能用來(lái)引射水做功，從而消耗了產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲的那部分能量。蒸汽與水正?；旌蠒r(shí)，要求蒸汽壓力至少應(yīng)比換熱器入口水壓高0.1MPa以上。噴射式汽一水換熱器體積小，制造簡(jiǎn)單，安裝方便，調(diào)節(jié)靈敏，換熱溫差大，運(yùn)行平穩(wěn)。但換熱量不大，一般只用在熱水供應(yīng)和小型熱水供暖系統(tǒng)上。用于供暖系統(tǒng)時(shí)，多安裝在循環(huán)水泵的出水側(cè)。

噴射式換熱器按照驅(qū)動(dòng)介質(zhì)不同分為射水帶汽式和射汽帶水式兩種。 射水帶汽式是指誰(shuí)通過(guò)噴嘴射流，蒸汽作為被引射流體；射汽帶水式是指蒸汽通過(guò)噴嘴射流，水作為被引射流體。在熱水供暖系統(tǒng)中采用射水帶汽噴射式換熱器可以代替表面式換熱器，利用水的引射作用與蒸汽直接混合，熱能利用率相對(duì)較高，但換熱器出口不具有升壓作用。而射汽帶水噴射式換熱器具有升壓作用，不僅可以代替表面式汽水換熱器，還可以代替循環(huán)水泵，起到節(jié)煤、節(jié)電、節(jié)省設(shè)備投資等作用。