能源是当前人类面临的重要问题之一,能源开发及转换利用已成为各国的重要课题,而换热器是能源利用过程中必不可少的设备,是化工、冶金、炼油、动力、食品、轻工、原子能、制药、机械及其他许多工业部门广泛使用的一种通用设备。无论是从上述各种工业的发展,还是从能源的有效利用,专业废水蒸发器的选型、合理设计、制造和操作都有非常重要的意义。近年来,由于工艺要求、能源危机和环境保护等诸多因素,传热强化技术和换热器的现代研究、设计方法获得了飞速发展,设计人员已经开发了多种新型的换热器,以满足各行各业的要求。在国外,美国传热研究公司HTRI在传热机理、两相流及测试技术方面取得进展。该公司所开发的网络优化软件、各种废水蒸发器工艺设计软件计算精度准确。
蒸发器传热基本方式:废水蒸发器换热设备的工作原理是热流体和冷流体同时在换热器传热面两侧流动,热量通过壁面从热流体传给冷流体。废水蒸发器传热有三种基本方式,即热传导、热对流和热辐射。热传导是指静止物体(如气体、液体、固体),由于分子、原子、电子的运动,使热量从物体内由高温处向低温处的传递。热对流或称对流传热是指气、液流体流动引起的热量传递,又分为强制对流和自然对流两种°特点:加快液体或气体的流动速度,能加快对流传热。对流是液体和气体特有的传热方式。热辐射是指物体发出辐射能,通过电磁波产生能量传递。当温度较高时才能发生。制冷换热设备的传热情况,往往是热传导、热对流、热辐射两种或三种传热方式组合作用的结果。
载冷剂冻结的可能性。如果蒸发温度低于载冷剂凝固温度,则载冷剂就有冻结的可能性。在载冷剂的最后一个流程中,载冷剂的温度最低其冻结的可能性最大,当用水作为载冷剂时,从理论上来说,管内壁温度可以低到0℃。但为了安全起见,通常使最后一个流程出口端的管内壁温度保持在0.5℃以上。对于盐水作载冷剂的情况,根据同样的道理,应该使管内壁温度比载冷剂的凝固温度高1℃以上。制冷剂在废水蒸发器中的压力损失。制冷剂流经废水蒸发器时引起压力损失,必然使蒸发器出口处制冷剂的压力P2低于入口处的压力P1,从而降低了压缩机的吸气压力,致使制冷能力下降。
换热器的结构型式有如下所述:废水蒸发器是很多工业部门广泛应用的一种常见设备,通过这种设备进行热量的传递,以满足生产L艺的需要。可按用途、换热方式、结构型式三种不同的方法进行废水蒸发器的分类。按结构型式分类如下:换热器分为管式换热器、板式换热器、新型材料换热器和其他型式的换热器。管式换热器又分为:套管式换热器、管壳式换热器、沉浸式换热器、喷淋式换热器和翅片管式换热器。板式换热器又分为:夹套式换热器、平板式换热器、伞板式换热器、螺旋板式换热器、板翅式换热器和板壳式换热器。新型材料换热器分为:石墨换热器、聚四氟乙烯换热器、玻璃换热器和钛材及其他稀有金属材料换热器。其他形式的换热器包括回转式换热器和热管。
换热器温度控制过程有如下特点:废水蒸发器温度控制系统是由温度变送器、调节器、执行器和被控对象组成的闭合回路。被调参数经检测元件测量并由温度变送器转换处理获得测量信号,测量值与给定值的差值送入调节器,调节器对偏差信号进行运算处理后输出控制作用。废水蒸发器温度控制系统的工艺流程如下:冷流体和热流体分别通过换热器的壳程和管程,通过热传导,从而使冷流体的出口温度升高。冷流体通过循环泵流经换热器的壳程,出口温度稳定在设定值附近。热流体通过多级泵流经换热器的管程,与冷流体热交换后流回蓄水池,循环使用。从控制任务要求可知,换热器温度控制系统是单点、恒值控制。且题目要求用单回路控制系统,控制范围和控制精度要求一般,功能上无特殊要求,采用广泛使用的PID控制。
在蒸发生产中,二次蒸气的产量较大,且含大量的潜热,故应将其回收加以利用,若将二次蒸气通入另一蒸发器的加热室,只要后者的操作压强和溶液沸点低于原蒸发器中的操作压强和沸点,则通入的二次蒸气仍能起到加热作用,这种操作方式即为多效蒸发。多效蒸发中的每一个废水蒸发器称为一效。凡通入加热蒸汽的蒸发器称为第一效,用第一效的二次蒸气作为加热剂的废水蒸发器称为第二效,依此类推。采用多效蒸发器的目的是为了节省加热蒸气的消耗量。理论上,1kg加热蒸气大约可蒸发1kg水。但由于有热损失,而且分离室中水的汽化潜热要比加热室中的冷凝潜热为大,因此,实际上蒸发1kg水所需要的加热蒸气超过1kg。
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