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,专业钛盘管的选型、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、各种钛盘管工艺设计软件计算精度准确。
换热器种类很多,按热量交换原理和方式,可将钛盘管分为混合式、蓄热式和问壁式三类。其中间壁式钛盘管按传热面的形状和结构可分为:管壳式、板式、管式、液膜式、板壳式与热管。目前,在换热设备中,使用量最大的是管壳式换热器。管壳式换热器又称列管式换热器,该类换热器具有可靠性高、适应性广等优点,在各工业领域中得到最广泛的应用。近年来,尽管受到了其他新型换热器的挑战,但反过来也促进其自身的发展。在换热器向高参数、大型化发展的今天,管壳式换热器仍占主导地位。列管式换热器可根据其结构特点,分为固定管板式、浮头式、U形管式、填料函式和釜式重沸器五类。
干式蒸发器的制冷剂在管内流动,水在管簇外流动。制冷剂流动通常有几个流程,由于制冷剂液体的逐渐气化,通常越向上,其流程管数越多。为了增加水侧换热,在专业钛盘管内传热管的外侧设有若干个折流板,使水多次横掠管簇流动干式蒸发器的优点:(1)润滑油随制冷剂进入压缩机,一般不存在积油问题;(2)充灌的制冷剂少,一般只有满液式的1/3左右;(3)蒸发温度t0在0℃附近时,水不会冻结。使用这种专业钛盘管必须注意:(1)制冷剂有多个流程,在端盖转弯处如处理不好会产生积液,从而使进入下一个流程的液体分配不均匀,影响传热效果;(2)水侧存在泄漏问题,由于折流板外缘与壳体间一般有1~3mm间隙,与传热管之间有2mm左右的间隙,因而会引起水的泄漏。实践证明,水的泄漏会引起水侧换热系数降低20%~30%。
纯钛蒸发器是一种由优质钛管制成的将热流体的部分热量传递给冷流体的换热设备。钛盘管凭借工业纯钛的众多优点,是化工、石油、动力、食品及其它许多工业部门的通用设备,在生产中占有重要地位。在实际运用中,专业钛盘管的换热效果与换热器的物料及工艺特性有很大的关系。物料在浓缩过程中,溶质或杂质常在加热表面沉积、析出结晶而形成垢层,影响传热;有些溶质是热敏性的,在高温下停留时间过长易变质;有些物料具有较大的腐蚀性或较高的粘度等等。而纯钛蒸发器选用优质钛管制成。在物理性质上,钛管具有质量轻,机械性能优越等多种优点。钛的强度大,纯钛抗拉强度最高可达180kg/mm2。”
换热器大多是以水为载热体的换热系统,由于某些盐类在温度升高时从水中结晶析出,附着于换热管表面,形成水垢。在冷却水中加入聚磷酸盐类缓冲剂,当水的PH值较高时,也可导致水垢析出。初期形成的水垢比较松软,但随着垢层的生成,传热条件恶化,水垢中的结晶水逐渐失去,垢层即变硬,并牢固地附着于钛盘管表面上。此外,如同水垢一样,当钛盘管的工作条件适合溶液析出晶体时,换热管表面上即可积附由物料结晶形成的垢层;当流体所含的机械杂质有机物较多、而流体的流速又较小时,部分机械杂质或有机物也会在换热器内沉积,形成疏松、多孔或胶状污垢。
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