混合式换热器

Principiaanddesignofheatexchanger20094混合换热器Principiaanddesignofheatexchanger2009几种常用的混合换热器混合热交换器的最大特点是：冷热流体直接接触长处？引言从根本上避免了管壁热阻、管壁污垢热阻；冷热流体混合充分，传热效率高。应用情况？广泛应用于冷热流体可以直接接触的场合•气体的洗涤和冷却；•循环水的冷却；•汽－－水间的混合加热；•蒸汽的冷凝冶金、化工、动力工程、空气调节Principiaanddesignofheatexchanger2009几种常用的混合换热器：1冷水塔（冷却塔）：自然或极限通风，用空气将热水进行冷却降温，如热力发电厂的循环水、合成氨中的冷却水。Principiaanddesignofheatexchanger20092气体洗涤塔：洗涤各种气体，液体冷却气体，液体吸收气体中的某种成分（吸收塔），湿式除尘法；Principiaanddesignofheatexchanger20093喷射式换热器：压力较高的流体由喷管喷出，形成高速流，低压流体被引入混合室与射流直接接触进行换热，并一同进入扩散管，扩散管出口处压力和温度达到一致后送给用户。Principiaanddesignofheatexchanger20094混合式冷凝器：水与蒸汽直接接触，蒸汽冷凝，得到水与冷凝液混合物。结构简单，耗材少，接触面大，热量利用完全，应用日渐广泛。Principiaanddesignofheatexchanger2009内容及要求4.1冷水塔4.1.1类型和构造重点掌握4.1.2工作原理重点掌握4.1.3热力计算一般掌握4.1.4通风阻力计算一般掌握4.1.5设计计算自学4.2喷射式热交换器4.2.1一般问题重点掌握4.2.2汽－－水～一般掌握4.2.3水－－水～一般掌握4.3混合式冷凝器自学Principiaanddesignofheatexchanger20094.1冷水塔4.1.1类型和构造工业上冷却水量的急速增长：10万kW电厂，冷却水用量9000t/h；3500t/a聚丙烯，冷却水用量3000t/h。冷却水循环利用关键－温度：*热力发电厂汽轮机效率的提高与循环水温的下降成正比：固体燃料电厂，循环水每降低1oC，中压机组，汽轮机效率提高0.47％，高压机组，提高0.35％；核燃料电厂，提高0.7％。－－保证冷水塔冷却效果。Principiaanddesignofheatexchanger20094.1.1类型和构造种类：按照循环水在塔内是否与空气直接接触，分为干、湿式干式：循环水流经塔内的换热器，再与空气进行热交换；湿式：水与空气直接接触。孰好？干式用于水源紧张之处，不允许水分散失；或循环水有污染；湿式用于水源充足之处，水分有蒸发，要间断排出“盐”水，补充新水。类型？4.1冷水塔Principiaanddesignofheatexchanger20094.1冷水塔（1）开放式冷水塔空气靠风力和自然对流作用进入塔内；特点：冷却效果受到风力和自然对流作用，耗水量较大。（2）风筒式冷水塔自然通风，风筒高度较高，自然对流；特点：冷却效果稳定。4.1.1类型和构造Principiaanddesignofheatexchanger20094.1冷水塔（3）鼓风逆流式冷水塔鼓风作用特点：冷却效果好，稳定可靠，淋水密度高。抽风作用（4）抽风逆流式冷水塔Principiaanddesignofheatexchanger2009按照热质交换区段水和空气两者流动方向的不同，方向相反的为逆流塔，方向垂直交叉的为横流塔。4.1冷水塔Principiaanddesignofheatexchanger20094.1冷水塔（1）淋水装置作用：即填料，将进入塔内的热水尽可能分成细小水滴或水膜，以增加水和空气的接触面积，延长接触时间，增加水气之间的热质交换。要求：提供较大的接触面积并具有良好的亲水性，制造简单经久耐用，经济性好。分类：点滴式、薄膜式和点滴薄膜式。4.1.1类型和构造Principiaanddesignofheatexchanger20094.1冷水塔（1）淋水装置1Principiaanddesignofheatexchanger20094.1冷水塔Principiaanddesignofheatexchanger2009小间距平板石棉水泥板波纹交错蜂窝4.1冷水塔Principiaanddesignofheatexchanger20094.1冷水塔铅丝水泥网格，热水以水滴型式淋洒下去。Principiaanddesignofheatexchanger20094.1冷水塔（2）配水系统作用：将热水均匀分配到整个淋水面积上，从而使得淋水装置发挥到最大程度。型式：槽式、管式和池式。Principiaanddesignofheatexchanger20094.1冷水塔Principiaanddesignofheatexchanger20094.1冷水塔Principiaanddesignofheatexchanger20094.1冷水塔Principiaanddesignofheatexchanger20094.1冷水塔Principiaanddesignofheatexchanger20094.1冷水塔4.1.2工作原理冷水塔内水的降温主要是由于水的蒸发散热和气水之间的接触传热。因为冷水塔多为封闭形式，且水温与周围构件的温度都不很高，故辐射传热量可不予考虑。根据气体动力学理论，处于无规则状态中的水分子，其运动速度差别很大，速度大的分子动能也大，它们能克服内聚力的束缚冲出水面，成为自由蒸汽分子。这些分子中的一部分与空气分子碰撞后可能重新回到水面被水吸收（冷凝），而另一部分可由于扩散和对流的作用进入空气的主流，成为空气中的水分子。上述这种水分子在常温下逸出水面成为自由蒸汽分子的传质现象称为水的表面蒸发。由于逸出水分子的平均动能比其余没有逸出水面的分子大，因而蒸发的结果会使水温下降。Principiaanddesignofheatexchanger2009单位面积水面上的表面蒸发速度（kg/m2·h）与水温和蒸汽分子向空气中扩散的速度有关。水温：标志着水分子的平均动能以及冲破内聚力的束缚而逸出水面的几率；蒸汽分子向空气中扩散的速度：空气中水分子返回水面的速度与空气中的水分浓度成比例。当空气中的水分子浓度达到某个数值时，会出现水分子逸出水面的速度与空气中水分子返回水面的速度相等的情况，这时空气中水分子含量达到饱和，蒸发散热将减弱甚至停止。故在一定温度下，蒸发速度取决于水分子由水面附近向空气深处的扩散速度。一般认为：当未饱和空气与水接触时，在水与气的分界面上存在极薄的一层饱和空气层，水首先蒸发到饱和气层中，然后再扩散到空气中去。4.1冷水塔Principiaanddesignofheatexchanger20094.1冷水塔Principiaanddesignofheatexchanger20094.1冷水塔Principiaanddesignofheatexchanger20094.1冷水塔Principiaanddesignofheatexchanger20094.1冷水塔Principiaanddesignofheatexchanger20094.1冷水塔4.1.3冷水塔的热力计算（略）4.1.4冷水塔的通风阻力计算（略）Principiaanddesignofheatexchanger20094.2.1喷射式换热器的一般问题4.2喷射式换热器定义：喷射式换热器是一种以热交换为目的的喷射器，是使压力、温度不同的两种流体相互混合，并在混合过程中进行能量交换的一种设备。分类：按照被混合的流体的不同，分为：汽—水喷射式换热器水—水喷射式换热器汽—汽喷射式换热器Principiaanddesignofheatexchanger20094.2喷射式换热器原理：喷射式换热器主要部件有：工作喷管、引入室、混合室和扩散管Principiaanddesignofheatexchanger20094.2喷射式换热器压力较高的流体称工作流体。工作流体通过喷管的膨胀，使其势能转变为动能，以很高的速度从喷管喷出，并将压力较低的流体（称被引射流体）卷吸到引入室内。工作流体把一部分动能传给被引射流体，在沿喷射器流动过程中，工作流体与被引射流体混合后的混合流体的速度渐趋均衡，动能相反地转变为势能，然后送给用户。喷射式换热器和其它各种喷射器一样，其中所发生的过程可用质量守恒定律、能量守恒定律和动量定理来描述。Principiaanddesignofheatexchanger20094.2喷射式换热器Principiaanddesignofheatexchanger20094.2喷射式换热器（3）动量定理动量的增量等于冲量，对于不同形状的混合室，动量定理的形式不同。根据工作流体与被引射流体相互作用的性质和条件，在喷射器里要产生一系列只属于一定类型喷射器所特有的附加过程，于是针对某一特定型式的喷射式换热器，在计算时应作具体考虑。从这一点出发，喷射式换热器可分为：1）工作流体和被引射流体在混合前处于不同相态，在混合过程中一种流体的相态发生改变，如汽—水喷射式换热器及水—汽喷射式换热器；2）工作流体和被引射流体的相态相同，如水—水喷射式换热器和汽—汽喷射式换热器。Principiaanddesignofheatexchanger20094.2喷射式换热器优点：1）在提高被引射流体的压力的过程中不直接消耗机械能；2）结构简单，与各种系统连接方便；3）在工程上应用广泛。例如：水—水喷射式换热器可将高温水与部分低温水混合，得到一定温度的混合水，供室内采暖；汽—汽喷射式换热器用来提高低压蒸汽的压力，使工业蒸汽得到回收，在凝结水回收系统中可借助于它使二次蒸汽得以利用；汽—水喷射式换热器和水—汽喷射式换热器都可作为一种紧凑的冷凝器来使用，尤其是水—汽喷射式换热器，用在制糖、乳品加工等工业企业中，不仅可使蒸发装置的二次蒸汽冷凝，还可借助于它造成真空并排除少量的不凝性气体。Principiaanddesignofheatexchanger20094.2喷射式换热器4.2.2汽—水喷射式换热器1、构造与工作原理Principiaanddesignofheatexchanger20094.2喷射式换热器2、特性方程式Principiaanddesignofheatexchanger20094.2喷射式换热器Principiaanddesignofheatexchanger20094.2喷射式换热器Principiaanddesignofheatexchanger20094.2喷射式换热器Principiaanddesignofheatexchanger20094.2喷射式换热器Principiaanddesignofheatexchanger20094.2喷射式换热器3、极限工作状态及其计算Principiaanddesignofheatexchanger20094.2喷射式换热器最小喷射系数和最大喷射系数的确定Principiaanddesignofheatexchanger20094.2喷射式换热器Principiaanddesignofheatexchanger20094.2喷射式换热器4、喷射器几何尺寸的计算Principiaanddesignofheatexchanger20094.2喷射式换热器Principiaanddesignofheatexchanger20094.2.3水—水喷射式换热器1、构造与工作原理水—水喷射式换热器又称水喷射器，它也是由喷管、引水室、混合室和扩散管等几个主要部件组成。4.2喷射式换热器Principiaanddesignofheatexchanger2009压力为P0的高温水为工作流体，压力为Ph的低温水为被引射流体。高温水从喷管中喷射出来时具有很高的速度ωp，由于它的卷