熱網(wǎng)加熱器 熱網(wǎng)加熱器是熱網(wǎng)系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備,是熱電廠的主要輔助設(shè)備之一,其主要功能是利用汽輪機的抽汽或從鍋爐引來的蒸汽(加熱介質(zhì))來加熱熱水供應(yīng)系統(tǒng)中的循環(huán)水以滿足供熱用戶要求。 中文名 熱網(wǎng)加熱器 外文名 Heat grid heater 功 能 加熱循環(huán)水以滿足供熱用戶要求 本 質(zhì) 熱網(wǎng)系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備 性 質(zhì) 科學(xué) 目錄 1 熱網(wǎng)加熱器分類 2 殼管式汽-水換熱器 3 板式換熱器 4 混合淋水式汽-水換熱器 5 噴射式汽-水換熱器 熱網(wǎng)加熱器分類 按加熱介質(zhì)分:熱網(wǎng)換熱器可分為汽-水換熱器,水-水換熱器兩種。 按換熱方式分:熱網(wǎng)換熱器可分為表面式和混合式兩種類型。 按結(jié)構(gòu)形式分:固定管板式、U形管式和浮頭式三種基本形式。 按安裝形式分:臥式和立式兩種。 按換熱管的類型分:有光管、波節(jié)管和螺紋管等。 殼管式汽-水換熱器 (1)固定管板式汽一水換熱器。如圖1(a)(1-外殼;2-管束;3-固定管柵板;4-前水室;5-后水室;6-膨脹節(jié);7-浮頭;8-擋板;9-蒸汽入口;10-凝水出口;11-汽側(cè)排汽管;12-被加熱水出口;13-被加熱水入口;14-水側(cè)排汽管)所示。殼管式汽一水換熱器主要包括以下幾個部分:帶有蒸汽出口連接短管的圓形外殼,由小直徑管子組成的管束,固定管束的管柵板,帶有被加熱水進出口連接短管的前水室及后水室。蒸汽在管束外表面流過,被加熱水在管束的小管內(nèi)流過,通過管束的壁面進行熱交換。管束通常采用銅管、黃銅管,導(dǎo)熱性能好,耐腐蝕,但造**。一般**過140℃的高溫?zé)崴訜崞鬏^好采用鋼管。為了強化傳熱,通常在前水室、后水室中間加隔板,使水由單流程變成多流程,流程通常取偶數(shù),這樣進出水口在同一側(cè),便于管道布置。 固定管板式汽-水換熱器結(jié)構(gòu)簡單,造價低。但蒸汽和被加熱水之間溫差較大時,由于管殼、管子膨脹性不同,熱應(yīng)力大,會引起管子彎曲或造成管束與管板、管板與管殼之間開裂,導(dǎo)致管束泄漏;此外,管間污垢較難清理,可能發(fā)生堵塞。這種型式的汽水換熱器只適用于溫差較小、壓力較低、結(jié)垢不嚴重的場合。 為解決外殼和管束熱膨脹不一致的缺點,常需在殼體中部加波形膨脹節(jié),以達到熱補償?shù)哪康?,圖1(b)所示為帶膨脹節(jié)的殼管式汽-水換熱器。 此外,換熱器的換熱管采用波節(jié)管或螺紋管。波節(jié)管或螺紋管都是高效傳熱元件,由它制成的換熱器,在流體流速不高、流體阻力不大的情況下改變流體的流動狀態(tài)形成強烈的湍流,大大提高了管內(nèi)外放熱系數(shù);尤其在汽水換熱時,冷凝水沿槽溝流下從而降低了換熱管外側(cè)水膜的厚度,這同樣提高了管內(nèi)外放熱系數(shù)。使得換熱器的總傳熱系數(shù)大大提高。經(jīng)測試,汽一水換熱時總傳熱系數(shù)可達到:4500~6000W/(m·℃)??倐鳠嵯禂?shù)高,單位體積傳熱面積大,因此占地面積大大減小。 由于采用波節(jié)管或螺紋管,改變了流體的流動狀態(tài),使得流體對管壁有較強的沖刷作用;換熱管束產(chǎn)生低頻顫動,破壞了污垢沉積的條件,阻止水垢形成,具有自動除垢、防垢的功能。因此換熱管不易結(jié)垢,熱網(wǎng)加熱器能夠保持長期高效率運行。換熱管的波節(jié)或螺紋類似膨脹節(jié),有熱應(yīng)力的補償能力,可以在受熱膨脹時消除由于管殼和管子程受不同的溫度影響而產(chǎn)生的熱脹力,從而避免了加熱器的熱應(yīng)力破壞,不易泄漏。 (2)圖1(c)所示為U形管式汽-水換熱器,其結(jié)構(gòu)是將管子彎成U形,再將兩端固定在同一管板上。由于每根管子均可自由伸縮,解決了熱膨脹問題,且管束可以從殼體中整體抽出進行管間清洗。缺點是管內(nèi)污垢無法機械清洗,管板上布置的管子數(shù)目少,使單位容量和單位質(zhì)量的傳熱量少。多用于換熱溫差較大,管內(nèi)流體不易結(jié)垢的場合。 (3)圖1(d)所示為浮頭式汽-水換熱器。為解決熱應(yīng)力問題,可將固體板的一端不與外殼相連,不相連的一頭稱為浮頭,浮頭通常封閉在殼體內(nèi),可以自由膨脹。浮頭式汽-水換熱器除補償好外,還可以將管束從殼體中整個拔出,便于清洗。 圖1 殼管式汽一水換熱器 圖1 殼管式汽一水換熱器 板式換熱器 板式換熱器是一種新型的熱交換器,它質(zhì)量輕、體積小,傳熱效率高,拆卸容易,已得到廣泛應(yīng)用。如圖2(1-加熱板片;2-固定蓋板;3-活動蓋板;4-定位螺栓;5-壓緊螺栓;6-被加熱水進口;7-被加熱水出口;8-加熱水進口;9-加熱水出口)所示,它是由許多傳熱板片疊加而成,板片之間用密封墊密封,冷、熱水在板片之間流動,兩端用蓋板加螺栓壓緊。 圖2板式換熱器 圖2板式換熱器 換熱板片的結(jié)構(gòu)型式有很多種,板片的形狀既要有利于增強傳熱,又要使板片的鋼性好。板式換熱器傳熱系數(shù)高,結(jié)構(gòu)緊湊,適應(yīng)性好,拆洗方便,節(jié)省材料。但板片間流通截面窄,水質(zhì)不好形成水垢或沉積物時容易堵塞,密封墊片耐溫性能差時,容易滲漏和影響使用壽命。 混合淋水式汽-水換熱器 混合淋水式汽-水換熱器如圖3(1-殼體;2-淋水板)所示。蒸汽從換熱器上部進入,被加熱水也從上部進入,為了增加水和蒸汽的接觸面積,在加熱器內(nèi)裝了若干級淋水盤,水通過淋水盤上的細孔分散地落下和蒸汽進行熱交換,加熱器的下部用于蓄水并起膨脹容積的作用。淋水盤式汽一水加熱器可以代替熱水供暖系統(tǒng)中的膨脹水箱,同時還可以利用殼體內(nèi)的蒸汽壓力對系統(tǒng)起到定壓作用。 圖3 淋水式換熱器 圖3 淋水式換熱器 淋水式換熱器換熱效率高,在同樣負荷時換熱面積小,設(shè)備緊湊。但是,由于汽水直接接觸換熱,供熱蒸汽的凝結(jié)水不能回收,增加了供熱系統(tǒng)的熱損失和工質(zhì)損失,還會增加集中供熱系統(tǒng)熱源處水處理設(shè)備的容積。 噴射式汽-水換熱器 圖4(1-外殼;2-噴嘴;3-泄水栓;4-網(wǎng)蓋;5-填料水)為噴射式汽-水換熱器。噴射式汽-水換熱器可以減少蒸汽直接通入水中產(chǎn)生的振動和噪聲。蒸汽通過噴管壁上的傾斜小孔射出,形成許多蒸汽細流,并和水迅速均勻地混合。在混合過程中,蒸汽多余的勢能和動能用來引射水做功,從而消耗了產(chǎn)生振動和噪聲的那部分能量。蒸汽與水正?;旌蠒r,要求蒸汽壓力至少應(yīng)比換熱器入口水壓高0.1MPa以上。噴射式汽一水換熱器體積小,制造簡單,安裝方便,調(diào)節(jié)靈敏,換熱溫差大,運行平穩(wěn)。但換熱量不大,一般只用在熱水供應(yīng)和小型熱水供暖系統(tǒng)上。用于供暖系統(tǒng)時,多安裝在循環(huán)水泵的出水側(cè)。
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