换热方面的节能措施.ppt

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1、中国节能协会节能服务产业委员会,十、换热方面的节能措施,（1）换热器的分类,、换热器分类方法 1、根据换热器的传热面分为管式和板式两类。2、根据工艺过程或热量回收利用分为加热器、冷却器、蒸发器、冷凝器、再沸器等。3、根据换热介质是否相变分为无相变换热器和有相变换热器两类。4、根据冷热流体热量交换原理和方式分为间壁式、混合式和蓄热式。5、根据换热器的紧凑程度分为常规式和紧凑式。,中国节能协会节能服务产业委员会,十、换热方面的节能措施,、几种常用换热器介绍 1、间壁式换热器 间壁式换热器是指两种不同温度的流体分别在由固定壁面相隔的空间内流动，通过两侧流体与壁面的对流换热及壁面的导热而实现热量传递的

2、换热器。该换热器是工程应用中最为广泛的一类，按传热面形状和结构不同，又可分为夹套式换热器、沉浸式蛇管换热器、喷淋式换热器、套管式换热器、管壳式换热器。,中国节能协会节能服务产业委员会,十、换热方面的节能措施,2、混合式换热器 混合式换热器是通过冷热流体的直接接触、混合进行热量交换的换热器。混合式换热器又可分为冷却塔、气体洗涤塔、喷射式换热交换器。3、蓄热式换热器 蓄热式换热器是利用冷热流体交替流经蓄热室中的蓄热体表面，从而进行热量交换的换热器。这类换热器主要用于回收和利用高温废气的热量。蓄热式换热器一般用于对介质混合要求比较低的场合。,中国节能协会节能服务产业委员会,十、换热方面的节能措施,（

3、2）换热器的设计基础,1、热计算。根据设计给定的具体条件，例如换热器类型、冷热流体的进出口温度与压力（降）、冷热流体的物理化学性质、传热过程中有无相变等，计算出换热器的传热系数，从而求出其传热面积大小。2、结构计算。根据传热面积的大小，计算出换热器主要部件和结构的尺寸，例如管子的直径、长度、管子数、壳体直径、隔板的数目和布置、连接管尺寸等。,中国节能协会节能服务产业委员会,十、换热方面的节能措施,（3）流动阻力计算。通过计算流动阻力既可为泵或风机的选择提供依据，也可核算其压降是否在限定的范围之内。在压降超过允许的范围时，则需要通过改变换热器的某些参数或改变流速等使压降处在允许的范围之内。（4）

4、强度计算。计算换热器的零部件尤其是受压零部件的应力大小，核算其强度是否在允许范围之内。强度计算对于在高温、高压条件下使用的换热器更是至关重要。在强度计算时，应严格按照国家压力容器安全技术规定和相关标准进行计算或核算。,中国节能协会节能服务产业委员会,十、换热方面的节能措施,（3）强化传热技术,强化传热的主要内容是采用强化传热原件和改变壳程的支撑结构，以提高换热效率，实现换热过程的最优化。强化传热原件和改变壳程的支撑结构，以提高换热效率，实现换热过程的最优化。强化传热的主要目的是缩小设备尺寸、提高热效率、降低流体的输送功率消耗和高温部件的温度以及保证设备安全。,中国节能协会节能服务产业委员会,十

5、、换热方面的节能措施,、强化传热原理 从传热方程式 可得出以下三种强化传热的方法：1、增大传热面积 增大传热面积是一种常用的增加传热量的有效方法，采用各种形状的肋片扩展表面管、螺纹管等增大传热面积。2、增大传热温差 在相同的冷热流体进出口温度条件下，逆流的平均温差最大，顺流的平均温差最小，交叉流则处于二者之间。因此，为了增加传热量，换热器应尽可能采用逆流或近似逆流的布置方式。,十、换热方面的节能措施,3、提高传热系数 由于增大传热面积和提高传热温差会受到设备投资、体积和工艺过程条件等的限制，因此，提高传热系数K成为强化传热的最重要途径。：冷流体与管壁之间的对流换热系数，单位为每平方米摄氏度。：

6、热流体与管壁之间的对流换热系数，单位为每平方米摄氏度。：管子的壁厚，单位为米。：热导率，单位为瓦每平方米摄氏度。,中国节能协会节能服务产业委员会,十、换热方面的节能措施,因此，为提高传热系数K值就必须减少各项热阻。为了提高对流换热系数，应该根据对流换热的特点，采用不同的强化传热方法。提高对流换热系数的主要途径有：提高流体速度场和温度场的均匀性，改变速度矢量和热流矢量夹角，使二者的方向尽量一致。,中国节能协会节能服务产业委员会,十、换热方面的节能措施,、强化传热的分类（一）管程的强化传热技术 1、螺旋槽管 螺旋槽管的强化传热机理是通过产生的边界层分离流来破坏传热边界层。螺旋槽对液-液、液-气、气

7、-气介质均有强化传热作用。2、波纹管 波纹管是通过改变断面，扩大低热阻区域，使传热系数得到明显提高，从而强化传热。,中国节能协会节能服务产业委员会,十、换热方面的节能措施,3、缩放管 缩放管是由多节交替的收缩段与扩张段构成的波形管道。在扩张段流体速度降低，静压增大，在收缩段流体速度增加，静压减小。在扩张段，流体产生剧烈漩涡，并在收缩段中得到有效的利用且冲刷了流体的边界层，使边界层减薄，从而强化传热。4、翅片管 翅片管是目前工程中应用最广泛的一种强化传热管，主要形式有套装式、绕片式、高频焊接式和滚轧式等多种形式。,中国节能协会节能服务产业委员会,十、换热方面的节能措施,5、多孔表面管 多孔表面具

8、有大量尺寸较大的稳定汽化核心，可以使工质在过热度较小的工况下产生大量气泡，强化了泡状沸腾传热过程。6、扭曲管 扭曲管是一种由机械加工制成的强化传热管，具有强化换热管两侧传热、减少换热器体积、不用装设折流板、避免换热器震动和减少结垢等优点。,中国节能协会节能服务产业委员会,十、换热方面的节能措施,（二）壳程的强化传热技术 壳程强化传热的途径主要有：一种是改变管子外形或在管外加翅片，另一种是改变壳程管间支撑物结构。壳程传热强化的几种技术简介 1、弓形折流板支撑 弓形折流板有单弓形、双弓形和多弓形几种类型。弓形折流板的数目不是越多越好，一般折流板板间距不宜小于壳体内径的30%，折流板缺口尺寸在壳体内

9、径的15%-45%为宜，尺寸过大过小都会使壳程的传热效率降低。,中国节能协会节能服务产业委员会,十、换热方面的节能措施,2、折流杆式支撑 由排布的支撑杆和其他元件形成折流栅代替折流而使流体在壳程形成一系列折流，这样既可以防振，也可以增加流动介质的湍流度和提高管间传热系数。3、螺旋折流板支撑 螺旋折流板使流体在壳程做螺旋运动，在流道内流动长度增加且平滑，因而在流道中流速和压差分布比较均匀。4、空心环网板支撑 空心环由直径较小的钢管截成短节而成，均匀地分布于管间同一截面上，与管子呈线性接触，使管束相对紧密固定。,中国节能协会节能服务产业委员会,十、换热方面的节能措施,5、旋流网板支撑 旋流网板支撑

10、采用呈一定旋转角的扭片支撑管束。旋流片为连续性的长纽带时，壳程液体压力降大，仅适用于低雷诺数流体的强化系数。6、管子自支撑结构 为简化管束支撑，使换热器更加紧凑，近年来开发出一些自支撑管，如刺孔膜片管、螺旋扁管和变截面管等。这类自支撑管依靠管子自身的一部分（如刺孔膜片、螺旋线或变径部分）的点接触来支撑管束，同时又组成壳程的扰流元件，增大了流体自身的湍流度，破坏了管壁上的流体边界层，从而使壳程传热进一步增加。,中国节能协会节能服务产业委员会,十、换热方面的节能措施,（4）削弱传热技术,工程技术中有时还需要设法削弱传热，达到节能的目的。对于低温环境的物料和设备，关键是防止外界热量的传入；在高于环境温度的场合，主要是减少热量向环境的损失这就需要对高温及低温设备进行隔热保温来增加热阻，削弱传热。隔热保温技术涉及电力、冶金、化工、石油、低温工程以及建筑等领域，隔热的方法一般是在设备表面敷设一定厚度的保温层，使热量通过保温层的导热速率下降来达到隔热目的。,