变片距翅片盘管换热器凝露特性研究

变片距翅片盘管换热器凝露特性研究

张旭成

桑德斯热交换器（太仓）有限公司  身份证号：320324198712151594

摘要：近年来，中国换热设备的发展一直是以节约能源和提高换热效率为目的，尽管我国换热设备的发展已有一定进展，但在提高换热设备的热工性能的同时，如何在提高换热设备的热工性能的前提下，降低其制造成本，提高其热工性能，仍需深入研究。热交换器的性能在很大程度上取决于其结构。所以，设计人员应对换热器的类型进行合理的选择，使其在各种情况下都能起到应有的效果。要想降低能耗，降低传热损失，就需要对各种类型的热交换器有一个清晰的认识。

关键词：变片距换热器，凝水，换热量，换热系数

一、U型管式热交换器

U型管式热交换器是一种常用的换热器，它的壳体内部有一根类似于“U”的管子，它的外形类似于“发夹式”。它由外壳、外壳、管板和管束组成。因为所述管束的所有管的末端和尾部都被固定到所述管板上，所以所述管在所述管束壳体内有一定的可自由收缩的空间。它不仅质量轻，而且在高压、高温条件下，其金属消耗相对于其它热交换器是最小的。

优点：

(1)清洁时可以将整个管束都拉出来，管道之间的清洁也很容易

(2)因为只有一个管板，所以相对来说，密封表面更小，工作更平稳。

(3)还可以用于容易腐蚀的管束的环境中

(4)不限定管道与外壳的温度差

(5)可以在较高的温度和较高的压力下使用，但是通常只适合在压力不大于10 MPa和温度不大于500℃的地方使用

(6)外壳程易结垢的情况也可采用

缺点：

(1)难以清除管道的内壁上的污物

(2)管道 U型部位易被冲刷，管道中的水流速度不应太大

(3)仅用于管道长度大于1的换热器

(4)在中间段附近很难进行管束的替换

二、固定管板式热交换器

在定管板换热器中，壳体、管箱、管板、顶盖和管是其主要组成部分。通常情况下，平行的管束都是套在外壳上，并且在外壳上没有密封性的连接。其适用于两种流体温差不大，或者两种流体温差比较大，但换热器壳程内压力不大，且壳程走清洁介质的情况。

优点：

(1)其换热面积比浮头换热器大20%—30%，比浮头换热器大。

(2)因为锻造数量少，因此，相对于其它热交换器，可以节省20%以上的成本。

(3)具有相同外壳内直径的最大数目的管道排列

(4)旁通的泄漏损失很少

(5)不存在内部渗漏

缺点：

(1)壳既不能维护又不能清洁

(2)当外壳与管道壁的温差超过50° C时，为了减少热应力，应该安装一个膨胀节，所以这一点仅适合在壳程压力很低的条件下使用。

(3)因温度差过大，容易造成管板－管头间的零件损伤

(4)只有走干净的液体才能使用壳程，不能使用容易结垢的液体

三、浮头式热交换器

浮头型换热器的主要部件是壳体，管箱，管束，浮头管板，折流板，外盖，浮头盖。其固定端是与壳体固定连接的一端管板，而未与壳体固定连接的一端管板则被称为浮头端，其适用于管内和壳体中介质温差较大，压力和温度都较高。

优点：

(1)在管、壳两程之间，介质不受限于温度差，而管束热胀不受限于壳尺寸

(2)可以在高温、高压下进行操作，但在温度不超过450℃、压力不超过6.4 Mpa的情况下进行操作

缺点：

(1)液体在流过环状通道时没有参与换热，使换热效率降低

(2)由于其结构比较复杂，在使用过程中不能观测到浮动头端部的小帽有无泄漏，因此在安装时对密封有很高的要求

(3)使用更多的金属材料，使得成本比其他热交换器要高出20%

四、填料函式热交换器

填料函换热器，也叫外部浮头换热器，它的主要部件是外壳，管箱，管束，压盖，浮头盖，密封圈。适合在不超过2.5 Mpa的情况下，工作介质不能是易挥发的，易燃、易爆、有毒的，贵重的介质也不适合在填料式热交换器中使用。

优点：

(1)对管束进行清洁时，可通过机械方法进行直接回收，便于对管束进行清洁和维修

(2)适合在污垢比较严重时使用

(3)适合在管道工程部有比较严重的腐蚀时使用

(4)其金属消耗比浮动式换热器少约10%

(5)相对于浮头换热器，其构造更简单，制作更容易，安装也更容易

缺点：

(1)在灌装密封件上容易出现泄漏的情况

(2)填料箱的耐压性较差

五、螺旋板式热交换器

螺旋板式换热器可以按流道的不同或螺旋体末端两端的密封方法进行分类，而根据国内工业标准，可以按可拆卸和不可拆卸进行分类。它有不可拆卸的、可拆卸的封堵、可拆卸的贯穿三种类型。它的主要部分是板，分隔板，螺旋状的热交换板，连接管，头罩。

优点：

(1)因为可以有效地利用液体的压力损失，所以液体在两个液体之间的流态中的流动阻力很小

(2)因为介质是在螺旋状的管道中流动，所以沉积物的积聚会使液体的流通区域变得更小，因而会增加流速，把原来的积聚物质直接冲去，所以螺旋式换热器不容易结垢堵塞

(3)因为加热面为环等间距的螺旋式沟槽，所以该沟槽的构造是紧凑的

(4)通过对管道端面进行焊接密封，保证了螺旋式板式换热器在高温下可靠运行，最高温度为500℃

(5)较低的温度差应力

(6)因为它以片材为主，所以它的机加工量很少，生产费用只有列管式换热器的一半

缺点：

(1)因为结构的局限性，一旦出现泄露，很难进行维修，将造成整个装置的报废

六、板式热交换器

板式热交换器在两块传热板片的边缘处，利用垫片相间隔，从而形成通道，所以，流道很窄，一般只有3-4 cm。它的主要部件是压板，板片，橡胶垫，托架。适用于制药，制酒，暖通空调，船舶等行业。

优点；

(1)平板极薄，质量轻，占用的空间小，并且紧凑度是管壳式换热器的3倍

(2)可以根据需要增加和减少板数和流道的方式，使传热区域和流道结合变化，以适应不同的传热需求。

(3)可拆卸的板式换热器便于清洁和维护

缺点：

(1)由于构造上的局限性，它仅适合于在120℃至150℃下的压力低于0.6 MPa的情况下使用。

(2)橡胶垫片的密封性容易出现泄漏

(3)不适合使用容易阻塞的介质

七、板壳式热交换器

与管壳换热器相比，板壳换热器的换热管由波纹板代替。它采用的是平板式换热器，也称平板式换热器。在该换热器中，由多个平坦的板管流动通道组成，该板管流动通道与管壳式换热器相同。它由两个主要的部件组成：板式管束组和壳式管束组。其主要部件包括：管箱，外壳，膨胀节，板束，分配器。

优点：

(1)相对于管壳换热器，它的总体换热系数是管壳换热器的2-3倍多

(2)因为使用了波形板，所以它所具有的“静态搅动效应”，使液体能够在低雷诺数时产生紊流。

(3)流动速度均匀，没有盲区

(4)体积小，重量轻，生产板束所用的原料，冷轧板带的价格低于管道，降低了生产和安装成本

(5)由于将钢板束安装在压力容器中，所以可以有效地提高其安全性和可靠性

缺点：

(1)具有复杂的结构和加工过程，大量和高的焊接量和焊接量

(2)在容易结垢的环境中不能使用

八、冷水塔（冷却塔）

冷水塔使用的是自然通风或机械通风的方式，这样就可以让热水蒸发散热，在冷却塔中，热水从上往下喷淋，而空气则从下往上逆向流动。它的设备通常是筒形的。根据循环水在塔中有无与大气接触，可将其分成干、湿两种类型。它主要由塔身，除水器，灌水填料，集水池，通风管，配水，供水系统组成。还有通风装置的构造。冷却塔在化工，纺织，钢铁，石油，化工，纺织。

优点：

(1）干式冷却塔水损耗很少，适合在水资源缺乏的地区使用

(2）湿法冷却塔具有良好的、稳定的冷却性能

缺点：

(1）为使水质保持稳定，湿式冷却塔需要排出适宜含盐量的水，所以需要用新水来补充，在缺水地区不适合

总结

螺旋管式换热器因其结构紧凑，传热性能好，承压能力强而被广泛用于化工、石油、电力等行业，但由于其管道之间的距离过大，很难保证管道外部的空气流动不会发生偏移。为降低化学工业中因强酸强碱对化学装置的腐蚀而引起的经济损失，热管技术在低温废热回收领域的应用具有巨大的社会效益。

参考文献

[1]肖宏新,陈观生,罗超鸿,刘良德,刘湘云,李建国.三排变片距翅片盘管蒸发器结霜特性研究[J].建筑热能通风空调,2022,41(03):29-33.

[2]肖宏新,陈观生,刘良德,罗超鸿,刘湘云,李建国.三排变片距翅片盘管换热器结霜特性实验研究[J].制冷学报,2021,42(06):71-76.