换热器论文.docx

1、换热器论文学号：2014421128 化学化工学院学生学年论文题 目 永磁材料的发展及应用 专 业 过程装备与控制工程 班 级 14级过控 姓 名 张立伦 学 号 2014421128 指导教师 王丽朋 2015年 6 月27 日5 稀土永磁材料的主用 .7 5.1机电类.7 5.2磁选机.7 5.3计算机及外围设备.7 5.4各种仪表.8 5.5扬声器和耳机.8 5.6微波器件.86 结语.8 永磁材料的发展及应用 张立伦(陇东学院，化学化工学院，甘肃 庆阳 745000)摘要：介绍了当前国内浮动盘管型换热器的基本型式：了浮动盘管型换热器的基本型式；总结了浮动盘型换热器优点；指出了其在构造原

2、理、检修、自动脱垢及产热量等方面存在的问题或应注意的事项，论述了应如何评价和选项用换热器。关键词：换热器 浮动盘管型 构造 检修 自动脱垢 产热量 选用;随着我国建设的发展，生活用热水的换势设备日新月异，涌现了不少新技术新产品，其中浮动盘管型换热器、弹性管束换热器是近年来国内生活热水集中供热系统中较典型的设备。下面就浮动盘管型换热器的现状及发展应用中存在的一些问题，如：是否现有的浮动盘管型换热器都是先进产品，浮动盘管型换热器是否不需要检修，对于浮动盘管容积式换热器是否单罐产热水量越高越好，什么叫半即热式换热器及其与快速换热器有何不同，什么叫半容积式换热器及其与窖式换热器有什么区别，如何较全面地

3、评价选用生活热水用的换热器等提出个人的点滴看法。1 当前国内浮动盘管型换热器的一些基本形式1.1盘管型式1.1.1立式螺旋型其基本构造是几个不同旋转直径的竖向螺旋管组成一级管束。但其组合分配型式有较大差异，按管束末端的构造又可分为下述两种类型。（1）末端为自由浮动的分配器（也称之为惰性块）见图1、图2。图形1、图2中的分配器具有两个功能：其一，使热媒在各管束内较均匀的分配，增大流程，以利充分换热；其二，起阴尼作用，防止共振破坏。图2所示带有两个惰性块，还可起诱导振动的受体作用，能提高传热效率。（2）盘管始、末端采用分、集水短管连接，如图3所示。国内大部分生产浮动盘管型换热器的厂家均采用这种做法

4、。1.1.2水平螺旋型它是由一根根水平螺旋管组成，按其分水与集水立管的位置也分为两种类型：分水立管、集水立管边置型，如图4所示；分水立管、集水立管中置型，如图5所示。1.2换热器的型式1.2.1半即热式典型产品是热高牌半即热式换热器1.2.2容积式这是近几年来国内生产厂家发展较快，品种繁杂的产品。据初步了解，大概有如图6所示的产品。2、浮动盘管型换热器的优点浮动盘管型换热器与U型管换热器相比，在换热性能上的优越性，主要体现在如下两个方面。2.1传热系数K值有所提高山东大学程林教授在他发表的“弹性管束换热器的发展与应用”一文中提到：“与一般的管束式换热器相比，在相同流速条件下，弹性管束汽水热交换

5、器的传热系数提高了200%，同时，弹性管束亦比浮动盘管的传热系数提高40%。笔者也做过几次浮动盘管型容积式换热器的热工性能测试。其结果及它与我在前几年研制的RV系列容积式换热器、HRV系列半容积式换热器在水-水换热工况下的性能曲线比较见图7。从图7可以看出：在水-水换热时，相同热媒流速条件下，DFRV浮动盘管换热器的K平均值分别为RV-03、RV-04、HRV-01、HRV-02的1.40、1.31与1.12倍。需说明的是图7的比较是粗浅的，因为它只固定了热媒流速一个因素。传热系数的基本公式为：1/K=1/1+/+1/2式中：K-传热系数；1-热媒向换热管内壁的放热系数；2-换热管外壁向被加热

6、水的放热系数；-壁厚、水垢 和铁锈的总厚度；-管壁、水垢、铁锈等的导热系数。图7中的关系只反映了K与1（因与1热媒流速V1成正比）的关系。由于容积式换热器被加热水流速V2很低，又很难计算确定，并且对于生活热水换热器来说，换热器的产热量主要是满足规定温度下的设计耗热量即可。因此，我们没有做更深入的工作，作出相应不同热媒流速V1，被加热水流速V2的对应K值的关系曲线。也就是说，图7中的关系线未反映出K与V2即2之关系。另外RV、HRV系列换热器测试所用U型管的管材分别为19 2的钢管和19期1.5的铜管。而DFRV浮动盘管型容积式换热器是采用161.0的紫铜管、即/值，后者低于前者。尽管/值对K值

7、的影响不很大，但也是一个因素。因此，从我们实测的结果看，浮动盘管的K值是高于U型管的，但究竟高多少，尚待做进一步的工作。2.2浮动盘管型容积式换热器可以提高容积利用率U型管容积式换热器受容器构造之要求，一般热热盘管距容器的底部需有相当大的距离（见图8）图8所示传统U型管容积式换热器冷水区约占整个容器容积的20%-30%，即它的有效贮热容积只为70%-80%。RV、03、04系列带导流装置的容积式换热器与无导流的传统容积式换热器相比虽大有改善，但仍有10%左右的冷温水区。浮动盘管型换热器的换热盘管距容器底可以近到100mm左右（如图6（a)、(c)、(d)所示）。其冷水区就很小，有效贮热容积可达

8、95%左右，大大提高了换热器的容积利用率。3 几个问题的探讨3.1 一些产品的构造原理上存在问题3.1.1浮动盘管卧置有的产品为了满足检修或满足层高不够的要求，将浮动盘管卧置做成立、卧式容积式换热器，如图6（e)、(f)、(g)所示。盘管卧置后改变了立置的工况，其传热效果能否和盘管立置完全一样有待测试研究。另则这种产品用于汽-水换热时，由于换热器是间断工作的，容易造成盘管下部积聚凝结水。而它又无法像蒸汽管系统或其它用汽设备那样设置疏水器及时排走这部分凝结水，这样支行起来就会出现汽水撞击的问题。尽管其产生的噪声因其淹没在水中不一定对周围有多大影响，但每次汽水撞击均有可能损坏管束，尤其是引起管束与

9、分水集水立管连接处的脱焊。3.1.2 浮动盘管上置图6（b）所示的立式容积式换热器是将浮动盘管上置的典型产品示意。这种产品设计的主要用意可能在于有利于解决抽出盘管来检修的问题。但这种构造很明显的问题是，盘管下部的容器空间全是冷水区，容积利用率极低，它起不到贮热调节作用。3.1.3热媒短路国内大多数数浮动盘管型换热器均存在这一问题。图3所示是热媒短路的一种表现，图中内圈螺旋管旋转半径小、流程短；外圈螺旋管旋转半径大、流程长；各圈的流程均不相同，最外圈与最内圈长度相差近8倍。这样运行起来，势必是内圈热媒流量大，外圈流量小，热媒分布极不均匀。热媒沿分水立管、集水立管自下而上均匀颁布是热媒短路的另一种

10、表现。如图9所示，热媒从下端进入容器后，很明显从下部盘管相连的分水立管、集水立管管段短、阻力小，相应地通过这部分盘管的流量大，上部盘管则反之。且热媒只流经一组或一根螺旋管，很难做到充分换热，即没有“过冷段”，汽水换热时不易将高温凝结水的温度降下来。3.2 浮动盘管型换热器的检修问题国内现有的浮动盘管型容积式换热器大部分存在不能检修或很难检修的问题。图6（c)所示的立式浮动盘管型容积式换热器是净分水立管，无法进行维护清理。图6（a)、(b)、(d)所示产品虽然在容器端部加了一个可以拆开的大法兰，即浮动盘管可随大法兰盖抽出来，但工程实践中，因为一般设备间不可能那么高。也不可能有将容器躺下来再抽出盘

11、管的地方。因此，这种型式的产品实际上也是抽不出盘管进行检修的。图5所示浮动盘管是将水平螺旋管围绕中间的分水立管与集水立管布置。这种结构式的优点是可以加大螺旋管的旋转半径从而达到增大换热面积的目的。其构造有如串糖葫芦，中间只要有一根管出了问题，则整个管束都报废，无法更换，也无法采取其他补救措施。对于浮动盘管型换热器需不需要检修的问题，下面谈谈个人的两点看法。3.2.1浮动盘管能否自动脱垢不少厂家产品样本中突出在宣传浮动盘管的优点之一是能自动脱垢。山东工业大学程林教授在“弹性管束换热器的展及应用”一文中对于换热器内传热表面污垢的形成、防垢、抑垢的除垢等国内外研究的一些情况作了叙述，指出“弹性管束在

12、振动过程中去除污垢的基理尚不完全清清楚楚，但效果十分明显”，他认为“盘管伸缩所产生的盘管局部变形是减少污垢的主要原因”。热高公司在介绍半即热式换热器具有自动除垢的特点时说：“由于热媒送入盘管而生活用水流经筒体，因此盘管外形成的水垢在盘管随温度变化而伸缩时，污垢会自动除下。”以上叙述反映了弹性管束、浮动盘管作为换热元件有一定除垢之功能，其原理是盘管伸缩的作用。我认为：盘管的伸缩主要是管内热媒温度的变化。除垢的机理在于：当盘管内输入高温热媒时，将引起管壁的膨胀，附着在管外壁的水垢亦产生膨胀。换热器停止换热时，管内停止输入高温热媒，管壁因降温而收缩，水垢层亦收缩。但管壁与水垢的热膨胀系数不一样，前者大后者小，因而这不同的胀缩量有可能使水垢 脱落。按此推理，其他型式的换热器亦有相同的效果。所不同的是：U型管换热器所用换热管的壁厚约为2-3mm，而浮动盘管用换热管壁厚为0.8-1.2mm。由于后者壁薄，管束随温度变化而伸缩的力量能迅速传递，故脱垢 的效果较明显。如将U型管等其他换热管换成一样的薄壁紫铜管，预计其亦有基本相同的脱垢 效果。然而，壁厚的换热管虽在导热、脱垢 的性能方面较差，但也有耐用、寿命长之优点。防垢 ，脱垢的另一个重要因素是控制被加热水的出水温度。从一定意义上讲，这是一条关键因素。我院80年代末设计并投入运营的国际艺苑