工業(yè)中加熱、冷卻、汽化和冷凝的過程,總稱為傳熱過程,使傳熱過程得以實現(xiàn)的設(shè)備稱之為換熱設(shè)備。換熱設(shè)備在石油、化工、輕工、電力、食品、冶金等行業(yè)有廣泛的應(yīng)用。
換熱設(shè)備可按以下方法分類。
一、按用途分類
①. 冷卻器
用水或其他冷卻介質(zhì)冷卻液體或氣體。用空氣冷卻或冷凝工藝介質(zhì)的稱為空冷器;用低溫的制冷劑,如冷鹽水、氨、氟利昂等作為冷卻介質(zhì)的稱為低溫冷卻器。
②. 冷凝器
冷凝蒸汽,若蒸氣經(jīng)過時僅冷凝其中一部分,則稱為部分冷凝器;如果全部冷凝為液體后又進一步冷卻為過冷的液體,則稱為冷凝冷卻器;如果通入的蒸汽溫度高于飽和溫度,則在冷凝之前,還經(jīng)過一段冷卻階段,則稱為冷卻冷凝器。
③. 加熱器
用蒸汽或其他高溫載熱體來加熱工藝介質(zhì),以提高其溫度。若將蒸汽加熱到飽和溫度以上所用設(shè)備稱過熱器。
④. 換熱器
在兩個不同工藝介質(zhì)之間進行顯熱交換,即在冷流體被加熱的同時,熱流體被冷卻。
⑤. 再沸器
用蒸汽或其他高溫介質(zhì)將蒸餾塔底的物料加熱至沸騰,以提供蒸餾時所需的熱量。
⑥. 蒸氣發(fā)生器
用燃料油或燃料氣的燃燒加熱生產(chǎn)蒸氣。如果被加熱汽化的是水,也叫蒸汽發(fā)生器,即鍋爐;如果被加熱的是其他液體物統(tǒng)稱為氣化器。
⑦. 廢熱(或余熱)鍋爐
凡是利用生產(chǎn)過程中的廢熱(或余熱)來產(chǎn)生蒸汽的設(shè)備統(tǒng)稱為廢熱鍋爐。
二、按熱量傳遞方法分類
①. 直接接觸式換熱器
又稱混合式,冷流體和熱流體在進入換熱器后直接接觸傳遞熱量。這種方式對于工藝上允許兩種流體混合的情況下,是比較方便而有效的,如涼水塔、噴射式冷凝器等。
②. 蓄熱式換熱器
又稱蓄熱器,是一個充滿蓄熱體(如格子磚)的蓄熱室,熱容量很大。溫度不同的兩種流體先后交替地通過蓄熱室,高溫流體將熱量傳給蓄熱體,蓄熱體又將這部分熱量傳給隨后進入的低溫流體,從而實現(xiàn)間接的傳熱過程。這類換熱器結(jié)構(gòu)較為簡單,可耐高溫,常用于高溫氣體的冷卻或廢熱回收,如回轉(zhuǎn)式蓄熱器。
③. 間壁式換熱器
溫度不同的兩種流體通過隔離流體的固體壁面進行熱量傳遞,兩流體之間因有器壁分開,故互不接觸,這也是化工生產(chǎn)經(jīng)常所要求的條件。
工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用較多的是各類間壁式換熱器。在間壁式換熱器中,由于傳熱過程不同,操作條件、流體性質(zhì)、間壁材料及制造加工等因素,決定了換熱器的結(jié)構(gòu)類型也是多種多樣的。根據(jù)間壁的形狀,間壁式換熱器大體上分為“管式”和“板面式”兩大類,如套管式、螺旋管式、管殼式都屬于管式;板片式、螺旋板式、板殼式等都屬于板面式。
三、按結(jié)構(gòu)、材料分類