換熱方面的節(jié)能措施.ppt

中國節(jié)能協(xié)會節(jié)能服務(wù)產(chǎn)業(yè)委員會,十、換熱方面的節(jié)能措施,（1）換熱器的分類,、換熱器分類方法 1、根據(jù)換熱器的傳熱面分為管式和板式兩類。 2、根據(jù)工藝過程或熱量回收利用分為加熱器、冷卻器、蒸發(fā)器、冷凝器、再沸器等。 3、根據(jù)換熱介質(zhì)是否相變分為無相變換熱器和有相變換熱器兩類。 4、根據(jù)冷熱流體熱量交換原理和方式分為間壁式、混合式和蓄熱式。 5、根據(jù)換熱器的緊湊程度分為常規(guī)式和緊湊式。,中國節(jié)能協(xié)會節(jié)能服務(wù)產(chǎn)業(yè)委員會,十、換熱方面的節(jié)能措施,、幾種常用換熱器介紹 1、間壁式換熱器 間壁式換熱器是指兩種不同溫度的流體分別在由固定壁面相隔的空間內(nèi)流動，通過兩側(cè)流體與壁面的對流換熱及壁面的導(dǎo)熱而實現(xiàn)熱量傳遞的換熱器。 該換熱器是工程應(yīng)用中最為廣泛的一類，按傳熱面形狀和結(jié)構(gòu)不同，又可分為夾套式換熱器、沉浸式蛇管換熱器、噴淋式換熱器、套管式換熱器、管殼式換熱器。,中國節(jié)能協(xié)會節(jié)能服務(wù)產(chǎn)業(yè)委員會,十、換熱方面的節(jié)能措施,2、混合式換熱器 混合式換熱器是通過冷熱流體的直接接觸、混合進(jìn)行熱量交換的換熱器?；旌鲜綋Q熱器又可分為冷卻塔、氣體洗滌塔、噴射式換熱交換器。 3、蓄熱式換熱器 蓄熱式換熱器是利用冷熱流體交替流經(jīng)蓄熱室中的蓄熱體表面，從而進(jìn)行熱量交換的換熱器。這類換熱器主要用于回收和利用高溫廢氣的熱量。蓄熱式換熱器一般用于對介質(zhì)混合要求比較低的場合。,中國節(jié)能協(xié)會節(jié)能服務(wù)產(chǎn)業(yè)委員會,十、換熱方面的節(jié)能措施,（2）換熱器的設(shè)計基礎(chǔ),1、熱計算。 根據(jù)設(shè)計給定的具體條件，例如換熱器類型、冷熱流體的進(jìn)出口溫度與壓力（降）、冷熱流體的物理化學(xué)性質(zhì)、傳熱過程中有無相變等，計算出換熱器的傳熱系數(shù)，從而求出其傳熱面積大小。 2、結(jié)構(gòu)計算。 根據(jù)傳熱面積的大小，計算出換熱器主要部件和結(jié)構(gòu)的尺寸，例如管子的直徑、長度、管子數(shù)、殼體直徑、隔板的數(shù)目和布置、連接管尺寸等。,中國節(jié)能協(xié)會節(jié)能服務(wù)產(chǎn)業(yè)委員會,十、換熱方面的節(jié)能措施,（3）流動阻力計算。 通過計算流動阻力既可為泵或風(fēng)機的選擇提供依據(jù)，也可核算其壓降是否在限定的范圍之內(nèi)。在壓降超過允許的范圍時，則需要通過改變換熱器的某些參數(shù)或改變流速等使壓降處在允許的范圍之內(nèi)。 （4）強度計算。 計算換熱器的零部件尤其是受壓零部件的應(yīng)力大小，核算其強度是否在允許范圍之內(nèi)。強度計算對于在高溫、高壓條件下使用的換熱器更是至關(guān)重要。在強度計算時，應(yīng)嚴(yán)格按照國家壓力容器安全技術(shù)規(guī)定和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行計算或核算。,中國節(jié)能協(xié)會節(jié)能服務(wù)產(chǎn)業(yè)委員會,十、換熱方面的節(jié)能措施,（3）強化傳熱技術(shù),強化傳熱的主要內(nèi)容是采用強化傳熱原件和改變殼程的支撐結(jié)構(gòu)，以提高換熱效率，實現(xiàn)換熱過程的最優(yōu)化。強化傳熱原件和改變殼程的支撐結(jié)構(gòu)，以提高換熱效率，實現(xiàn)換熱過程的最優(yōu)化。強化傳熱的主要目的是縮小設(shè)備尺寸、提高熱效率、降低流體的輸送功率消耗和高溫部件的溫度以及保證設(shè)備安全。,中國節(jié)能協(xié)會節(jié)能服務(wù)產(chǎn)業(yè)委員會,十、換熱方面的節(jié)能措施,、強化傳熱原理 從傳熱方程式 可得出以下三種強化傳熱的方法： 1、增大傳熱面積 增大傳熱面積是一種常用的增加傳熱量的有效方法，采用各種形狀的肋片擴(kuò)展表面管、螺紋管等增大傳熱面積。 2、增大傳熱溫差 在相同的冷熱流體進(jìn)出口溫度條件下，逆流的平均溫差最大，順流的平均溫差最小，交叉流則處于二者之間。因此，為了增加傳熱量，換熱器應(yīng)盡可能采用逆流或近似逆流的布置方式。,十、換熱方面的節(jié)能措施,3、提高傳熱系數(shù) 由于增大傳熱面積和提高傳熱溫差會受到設(shè)備投資、體積和工藝過程條件等的限制，因此，提高傳熱系數(shù)K成為強化傳熱的最重要途徑。 ：冷流體與管壁之間的對流換熱系數(shù)，單位為每平方米攝氏度。 ：熱流體與管壁之間的對流換熱系數(shù)，單位為每平方米攝氏度。 ：管子的壁厚，單位為米。 ：熱導(dǎo)率，單位為瓦每平方米攝氏度。,中國節(jié)能協(xié)會節(jié)能服務(wù)產(chǎn)業(yè)委員會,十、換熱方面的節(jié)能措施,因此，為提高傳熱系數(shù)K值就必須減少各項熱阻。為了提高對流換熱系數(shù)，應(yīng)該根據(jù)對流換熱的特點，采用不同的強化傳熱方法。提高對流換熱系數(shù)的主要途徑有：提高流體速度場和溫度場的均勻性，改變速度矢量和熱流矢量夾角，使二者的方向盡量一致。,中國節(jié)能協(xié)會節(jié)能服務(wù)產(chǎn)業(yè)委員會,十、換熱方面的節(jié)能措施,、強化傳熱的分類 （一）管程的強化傳熱技術(shù) 1、螺旋槽管 螺旋槽管的強化傳熱機理是通過產(chǎn)生的邊界層分離流來破壞傳熱邊界層。螺旋槽對液-液、液-氣、氣-氣介質(zhì)均有強化傳熱作用。 2、波紋管 波紋管是通過改變斷面，擴(kuò)大低熱阻區(qū)域，使傳熱系數(shù)得到明顯提高，從而強化傳熱。,中國節(jié)能協(xié)會節(jié)能服務(wù)產(chǎn)業(yè)委員會,十、換熱方面的節(jié)能措施,3、縮放管 縮放管是由多節(jié)交替的收縮段與擴(kuò)張段構(gòu)成的波形管道。在擴(kuò)張段流體速度降低，靜壓增大，在收縮段流體速度增加，靜壓減小。在擴(kuò)張段，流體產(chǎn)生劇烈漩渦，并在收縮段中得到有效的利用且沖刷了流體的邊界層，使邊界層減薄，從而強化傳熱。 4、翅片管 翅片管是目前工程中應(yīng)用最廣泛的一種強化傳熱管，主要形式有套裝式、繞片式、高頻焊接式和滾軋式等多種形式。,中國節(jié)能協(xié)會節(jié)能服務(wù)產(chǎn)業(yè)委員會,十、換熱方面的節(jié)能措施,5、多孔表面管 多孔表面具有大量尺寸較大的穩(wěn)定汽化核心，可以使工質(zhì)在過熱度較小的工況下產(chǎn)生大量氣泡，強化了泡狀沸騰傳熱過程。 6、扭曲管 扭曲管是一種由機械加工制成的強化傳熱管，具有強化換熱管兩側(cè)傳熱、減少換熱器體積、不用裝設(shè)折流板、避免換熱器震動和減少結(jié)垢等優(yōu)點。,中國節(jié)能協(xié)會節(jié)能服務(wù)產(chǎn)業(yè)委員會,十、換熱方面的節(jié)能措施,（二）殼程的強化傳熱技術(shù) 殼程強化傳熱的途徑主要有：一種是改變管子外形或在管外加翅片，另一種是改變殼程管間支撐物結(jié)構(gòu)。 殼程傳熱強化的幾種技術(shù)簡介 1、弓形折流板支撐 弓形折流板有單弓形、雙弓形和多弓形幾種類型。弓形折流板的數(shù)目不是越多越好，一般折流板板間距不宜小于殼體內(nèi)徑的30%，折流板缺口尺寸在殼體內(nèi)徑的15%-45%為宜，尺寸過大過小都會使殼程的傳熱效率降低。,中國節(jié)能協(xié)會節(jié)能服務(wù)產(chǎn)業(yè)委員會,十、換熱方面的節(jié)能措施,2、折流桿式支撐 由排布的支撐桿和其他元件形成折流柵代替折流而使流體在殼程形成一系列折流，這樣既可以防振，也可以增加流動介質(zhì)的湍流度和提高管間傳熱系數(shù)。 3、螺旋折流板支撐 螺旋折流板使流體在殼程做螺旋運動，在流道內(nèi)流動長度增加且平滑，因而在流道中流速和壓差分布比較均勻。 4、空心環(huán)網(wǎng)板支撐 空心環(huán)由直徑較小的鋼管截成短節(jié)而成，均勻地分布于管間同一截面上，與管子呈線性接觸，使管束相對緊密固定。,中國節(jié)能協(xié)會節(jié)能服務(wù)產(chǎn)業(yè)委員會,十、換熱方面的節(jié)能措施,5、旋流網(wǎng)板支撐 旋流網(wǎng)板支撐采用呈一定旋轉(zhuǎn)角的扭片支撐管束。旋流片為連續(xù)性的長紐帶時，殼程液體壓力降大，僅適用于低雷諾數(shù)流體的強化系數(shù)。 6、管子自支撐結(jié)構(gòu) 為簡化管束支撐，使換熱器更加緊湊，近年來開發(fā)出一些自支撐管，如刺孔膜片管、螺旋扁管和變截面管等。這類自支撐管依靠管子自身的一部分（如刺孔膜片、螺旋線或變徑部分）的點接觸來支撐管束，同時又組成殼程的擾流元件，增大了流體自身的湍流度，破壞了管壁上的流體邊界層，從而使殼程傳熱進(jìn)一步增加。,中國節(jié)能協(xié)會節(jié)能服務(wù)產(chǎn)業(yè)委員會,十、換熱方面的節(jié)能措施,（4）削弱傳熱技術(shù),工程技術(shù)中有時還需要設(shè)法削弱傳熱，達(dá)到節(jié)能的目的。對于