换热器是实现两种或多种不同温度流体之间热量交换的设备。这种高低温流体之间的热量交换可以通过直接接触,也可以通过固体间壁间接进行。由于冷热流体之间的热量交换过程广泛存在于动力、化工、炼油、冶金、建筑、食品、轻工等诸多部门,因此换热器是一种量大面广的通用设备。以电厂为例,如果把锅炉也看作换热设备,再加上冷凝器,除氧器,高、低压加热器等换热设备,换热器的投资约占整个电厂设备总投资的70%。在炼油企业中四分之一的设备投资用于各种各样的换热器;换热器的质量占设备总质量的20%,在制冷设备中蒸发器、冷凝器的质量也要占整个机组质量的30%~40%。
由于换热器量大面广,类型复杂,因此分类方法也很多。若按传热过程分类,则有直接接触型和间接接触型。对直接接触型,冷热流体可以是互不相溶的液体、气-液(包括液体-蒸汽);对间接接触型,又有冷热流体连续通过间壁传递热量的间壁式、冷热流体交替通过壁面的回热式(又称蓄热式)以及流化床式。若按冷热流体数目来分,就有两流体换热器(又称双股流——仅工艺流体和二次流体——换热器)、三流体换热器和多流体换热器(通称多股流换热器)。根据冷热流体间的传热方式,有:间壁两侧均为单相介质对流换热;一侧为单相介质对流换热,另一侧为两相介质对流换热;两侧均为两相流体对流换热;一侧为单相或两相介质对流换热,另一侧为单相介质对流与辐射的耦合换热。
人们也常根据换热器的结构进行分类,例如对间壁式换热器,就将其分为管式和板式两大类。前者有管壳式、套管式、列管式、盘管式等。后者有波形板式(简称板式)、螺旋板式、板翅式、板壳式等。对蓄热式换热器,有换向型(又称阀门切换型)、转轮型(或称回转型)以及移动颗粒型等。对直接接触型换热器,根据结构又可分为直接混合式、板塔式、填料塔式、喷射混合式等。(www.daowen.com)
按照换热器中冷热流体的流动方式,有单流程和多流程之分。对单流程而言,又有逆流式、顺流式、叉流式和混流式等。工业上常根据换热器中冷热介质的类型直接将其称为水-水换热器、油-水换热器、油-气换热器等。还可根据换热器的用途直接称为蒸发器、冷凝器、加热器、冷却器,甚至更直接地称为汽水加热器、油水冷却器等。
在工业用的各种换热器中,间壁式换热器用得最为广泛,本章也主要讨论间壁式换热器。
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