食品工業(yè)用換熱器設(shè)計方案

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1、食品工業(yè)用換熱器設(shè)計方案1緒論1.1換熱器的作用及分類在工業(yè)生產(chǎn)中，換熱設(shè)備的主要作用是使由溫度較高的流體傳遞給溫度較低的流體，使流體溫度達到工藝過程規(guī)定的指標(biāo)，以滿足工藝過程上的需要。此外，換熱設(shè)備也是回收余熱、廢熱特別是低位熱能得有效裝置。例如，煙道氣、高爐爐氣、需要冷卻的化學(xué)反應(yīng)工藝氣等余熱，通過余熱鍋爐可產(chǎn)生壓力蒸汽，作為供熱、供氣、發(fā)電和動力的輔助能源，從而提高熱能的總利用率，降低燃料消耗和電耗，提高工業(yè)生產(chǎn)經(jīng)濟效益。換熱器還廣泛應(yīng)用于化工、石油、動力、原子能等工業(yè)部門。它的主要功能是保證工藝過程對介質(zhì)所

2、要求的特定溫度，同時也是提高能源利用率的主要設(shè)備之一，應(yīng)用甚為廣泛。按換熱設(shè)備熱傳遞原理或換熱方式分類，可分為以下幾種主要形式。（1）直接接觸式換熱器這類換熱器又稱混合式換熱器。這類換熱器具有傳熱效率高，單位容積提供的傳熱面積大、設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、價格便宜等優(yōu)點，但僅適用于工藝上允許兩種流體混合的場合。（2）蓄熱式換熱器這類換熱器又稱為回?zé)崾綋Q熱器。蓄熱式換熱器結(jié)構(gòu)緊湊、價格便宜、單位體積傳熱面大、故較適用于氣-氣熱交換的場合。如回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器就是一種蓄熱式換熱器。（3）間壁式換熱器32這類換熱器又稱表面式換熱器。間

3、壁式換熱器是工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用較為廣泛的換熱器，其形式多種多樣，如常見的管殼式換熱器和板式換熱器都屬于間壁式換熱器。（4）中間載熱體式換熱器這類換熱器是把兩個間壁式換熱器由在其中循環(huán)的載熱體連接起來的換熱器。載熱體在高溫流體換熱器和低溫流體換熱器之間循環(huán)，在高溫流體換熱器中吸收熱量，在低溫流體換熱器中把熱量釋放給低溫流體，如熱管式換熱器。按傳熱表面結(jié)構(gòu)特點分類（1）管式：套管式、殼管式、設(shè)管式（2）板式（3）擴展表面式：板翅式、翅片管式、管帶式（4）蓄熱式按流程又可分為單流程和多流程按用途又可分為：1）冷卻器冷卻器是把

4、流體冷卻到必要的溫度，但冷卻流體沒有發(fā)生相的變化。2）加熱器加熱器是把流體加熱到必要的溫度，但加熱流體沒有發(fā)生相的變化。3）預(yù)熱器預(yù)熱器預(yù)先加熱流體，為工序操作提供標(biāo)準(zhǔn)的工藝參數(shù)。4）過熱器過熱器用于把流體(工藝氣或蒸汽)加熱到過熱狀態(tài)。5）蒸發(fā)器蒸發(fā)器用于加熱流體，達到沸點以上溫度，使其流體蒸發(fā)，一般有相的變化1.2換熱器的發(fā)展歷史二十世紀20年代出現(xiàn)板式換熱器，并應(yīng)用于食品工業(yè)。以板代管制成的換熱器結(jié)構(gòu)緊湊、換熱效果好，因此陸續(xù)發(fā)展為多種形式。30年代初，瑞典首次制成螺旋板式換熱器。接著，英國用釬焊法制造出一種

5、由銅及其合金材料制成的板翅式換熱器，用于飛機發(fā)動機的散熱。30年代末，3230年代末，瑞典又制造出第一臺板殼式換熱器，用于紙漿工廠。在此期間，為了解決強腐蝕性介質(zhì)的換熱問題，人們對新型材料制成的換熱器開始注意。?　　60年代左右，由于空間技術(shù)和尖端科學(xué)的迅速發(fā)展，迫切需要各種高效能緊湊型的換熱器，再加上沖壓、釬焊和密封等技術(shù)的發(fā)展，換熱器制造工藝得到進一步完善，從而推動了緊湊型板面式換熱器的蓬勃發(fā)展和廣泛應(yīng)用。此外，自60年代開始，為了適應(yīng)高溫和高壓條件下的換熱和節(jié)能的需要，典型的管殼式換熱器也得到了進一步的發(fā)展。

6、70年代中期，為了強化傳熱，在研究和發(fā)展熱管的基礎(chǔ)上又創(chuàng)制出熱管式換熱器。?1.3換熱器的工作原理及制造材料　　換熱器按傳熱方式的不同可分為混合式、蓄熱式和間壁式三類。?　　混合式換熱器是通過冷、熱流體的直接接觸、混合進行熱量交換的換熱器，又稱接觸式換熱器。由于兩流體混合換熱后必須及時分離，這類換熱器適合于氣、液兩流體之間的換熱。例如，化工廠和發(fā)電廠所用的涼水塔中，熱水由上往下噴淋，而冷空氣自下而上吸入，在填充物的水膜表面或飛沫及水滴表面，熱水和冷空氣相互接觸進行換熱，熱水被冷卻，冷空氣被加熱，然后依靠兩流體本身的

7、密度差得以及時分離。?　　蓄熱式換熱器是利用冷、熱流體交替流經(jīng)蓄熱室中的蓄熱體(填料)表面，從而進行熱量交換的換熱器，如煉焦?fàn)t下方預(yù)熱空氣的蓄熱室。這類換熱器主要用于回收和利用高溫廢氣的熱量。以回收冷量為目的的同類設(shè)備稱蓄冷器，多用于空氣分離裝置中。?　　間壁式換熱器的冷、熱流體被固體間壁隔開，并通過間壁進行熱量交換的換熱器，因此又稱表面式換熱器，這類換熱器應(yīng)用最廣。?　　間壁式換熱器根據(jù)傳熱面的結(jié)構(gòu)不同可分為管式、板面式和其他型式。管式換熱器以管子表面作為傳熱面，包括蛇管式換熱器、套管式換熱器和管殼式換熱器等；板

8、面式換熱器以板面作為傳熱面，包括板式換熱器、螺旋板換熱器、板翅式換熱器、板殼式換熱器和傘板換熱器等；其他型式換熱器是為滿足某些特殊要求而設(shè)計的換熱器，如刮面式換熱器、轉(zhuǎn)盤式換熱器和空氣冷卻器等。?32　　換熱器中流體的相對流向一般有順流和逆流兩種。順流時，入口處兩流體的溫差最大，并沿傳熱表面逐漸減小，至出口處溫差為最小。逆流時，沿傳熱表面兩流體的溫差分布較均