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蒸汽换热器设备选型
分类:企业新闻 点击:402 发布:2014/7/26
 以蒸汽为热源将水加热,在采暖、空调、生活热水选何种换热器是整体设计的一项重要内容。笔者认为必须满足以下三个条件:1.加热速度快,热效率高。2.操作简单,少维修,低运行成本。3.综合造价低,占地小,配套设备少。 
用蒸汽作热源加热水基本有两种方法:1.间接加热――蒸汽与水为两个独立系统,通过金属表面热能从高品位向低品位传导。2.直接加热――蒸汽与水直接混合,将水加热。
间接换热器的特性:间接加热必须具备两个条件才能进行热能的位移。从传热公式Q=KF△T可以看出:1.传导必须有温差,即△T≠0.不能等温换热,一般情况要求△T≥20℃,否则温差越小,换热面积越大。2.K值。一种金属的传热系统K值为恒定值。如果金属表面生成0.1㎜厚水垢,K值相应减少几倍,换热面也相应减少几倍,在采暖、空调系统中用软水就是这个道理。因蒸汽与水是两个各自独立的系统,压力相互间不会影响。
蒸汽换热应采用二级换热:第一级为汽-水换热(利用潜热);第二级为水-水换热(利用显热)。在饱和蒸汽中,因潜热大于显热6-10倍,因工程造价原因,一般采用汽――水一级换热。
间接换热器种类及特点:
一、列管式换热器。采用层流传热,一级换热热效率不超过80%,冷凝水温度高,超过100℃,易汽化,蒸汽压力低于0.2MPa时,易产生蒸汽与水的冲击噪音,且有储存热水功能,水温上热下冷。份量重,易结垢。因检修需要一定抽管距离,且占地面积大,价格高,基本为淘汰产品。
二、螺旋板式换热器。采用层流传热,有两种不同材质:一种为碳钢,一种为不锈钢。热效率不超过80%,一次性使用无法维修。比列管式占地相对小,易结垢,造价低,冷凝水温度超过100℃.易汽化,蒸汽压力小于0.2MPa时,冷凝水与蒸汽产生汽水冲击噪声,因价格低廉不普遍被采用。
三、波纹管式换热器。采用振动和层流混合传热,一级换热热效率不超过80%,占地小,易结垢,冷凝温度超过100℃,易汽化,蒸汽压力小于0.2MPa时,水与蒸汽产生冲击噪声,因占小,90年代初为流行产品。
四、浮动盘管换热器。采用振动传热,该技术国内基本是引进美国技术发展而来。是利用蒸汽动能,换热面产生振动破坏水膜,层流变为稳流传热,是世界上比较先进的方法,并能利用温差自行脱落硬质水垢,但对微孔软水垢无效。因制造工艺而异,热效率约在80-90%左右。0.2MPa以下蒸汽易产生汽水冲击噪声。储存式上下温差大,有死水区。以及占地面小,价格稍微偏高,现在有很多地方采用,目前国内所有厂家未做过试验,蒸汽压力与水压多大时合适,振频率过大,水分子与换热面不接触,无法传热,过小又起不到破坏水膜的作用,影响传热系数。
五、机械换热机组。为两级换热:第一级将蒸汽通过喷淋方法变为高温水;第二级用水泵高流速(3M/S)在板式换热器中产生高速摩擦进而产生喘流换热器。这种换热器机组是目前国际上热效率最高(97.8%),冷凝水低于100℃,0.2MPa以下蒸汽正常使用,但因占地大、造价高(比浮动盘管高5倍以上)、消耗电力、维修大、价格贵、无法普遍使用。
传导加热换热种类很多,但都有不足之处:1.无法等温换热2.怕结垢,易结垢3.热效率一般无法超过87%4.换热器需定期维修5.冷凝水温度高,易汽化,浪费能源6.使用蒸汽压力不得低于0.2MPa。优点:两系统压力、流速、流量互不影响,100%回收冷凝水。
直接加热种类与特点:
混合加热是将蒸汽与水混合变为热水,其特点:基本没有热损,热效率几乎可达到100%。不怕结垢,冷凝水低于70℃.
一、蒸汽喷射器:该产品利用蒸汽高流速产生负真空吸入水混合,此使用条件不仅要求蒸汽有一定的压力,而且还必须有一定动能才能混合。60年代因噪音问题未推广使用,90年代初基本解决噪音问题。蒸汽喷射器优点:设备简单,造价低,热能利用率高,不怕水垢;缺点:蒸汽必须有一定压力和动能,而且蒸汽流量不可任意调节,在闭式系统中无法使用(洗澡中必须加储存水箱)。
二.蒸汽混合器:是将蒸汽通过同径多孔装置直接注入水中。蒸汽压力必须大于系统压力0.2MPa以上,蒸汽流量不可调,有噪音,在开启或关闭时蒸汽压力与系统压力有叠加现象,对采暖、空调系统有一定破坏力。在闭式系统中不能使用,是一种淘汰产品。
三.喷淋式换热器:是通过多孔装置将水直接以喷淋方式注入蒸汽中。可调节蒸汽流量,无噪音,0.2MPa低压蒸汽效果极佳。缺点:怕水中杂物堵塞喷淋孔,蒸汽压力波动大时换热器内易汽化。洗澡必须加储存水箱和水泵,不能等温换热。
四.奔迪换热器是利用火箭发射原理将蒸汽分流减压。优点:蒸汽可任意调节,无噪音。热水可储存。可混合成高温或等温热水。缺点:蒸汽压力必须大于系统压力(采暖、空调系统中加泵可使蒸汽压力小于系统压力)。
蒸汽是水的汽态形式,用蒸汽将水加热,没有道理采用间接加热,应直接加热。
其理由:                                
热 效 率---间接  一级换热一般不超过80%。直接  接近100%。
水    质---间接  有水质要求,易结垢。直接  对水质无要求,不怕结垢。
冷 凝 水---间接  一级换热超过100℃,常压易汽化,浪费能源,可回收冷凝水。直接  一般低于70℃可直接用水泵送进锅炉。
温    度---间接  可调节,不可等温换热。 直接  奔迪:可调温,可等温换热,并可储能。
喷淋式:可调温,但不能等温换热和储能。
储 存 式---间接  上下温差大,有死水区。直接  奔迪上下无温差,因蒸汽推动无死水区。
压    力---间接  蒸汽压力对水系统无影响。蒸汽压力小于0.2MPa易产生与冷凝水冲击噪音。 直接  蒸汽压力对水系统有一定影响。
除    氧---间接  加热温度低于102℃,流速高于0.2m/s无法除氧。直接  奔迪流速低于0.1-0.2m/s,汽水自动分离,自动除氧,其他无此功能。
维    修---间接  必须定期检修。直接  几乎不用维修。
附属设备---间接  洗澡必须有冷凝水回水管道,采暖及空调必须加补水泵,高位或低位膨胀水箱,软水器。直接  洗澡不用回水管,采暖与空调取消补水泵,高位或低位膨胀水箱。
目前世界各国都在研究蒸汽直接换热设备。过去,蒸汽直接加热,因噪音、压力、流量、温度不易控制,而普通采用间接换热。90年代随着人们对热能利用率要求提高,对蒸汽直接加热有了新的认识。科学的日益发展,技术的不断进步,使直接换热设备更加完善。
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