热交换器是一种在空气和水等流体之间传递热量的装置。
使用热交换器的典型设备是空调,它通过制冷剂和空气之间的热交换来调节室温。目前已开发出各种热交换器的结构,需要根据热交换所使用的流体选择合适的结构。
热交换器应用
热交换器的应用范围广泛,从家用电器到工业用途,不一而足。以下列举一些热交换器的应用示例。
家用空调、热水器等空调设备
汽车散热器
冷冻食品工厂的商用冰箱
加工厂的气体温度控制
蒸汽轮机冷凝器和省煤器
用于冷却计算机 CPU
在家中,热交换器用于空调和冰箱。它们通过将热量从房间或橱柜内部转移出去来维持所需的温度。热交换器也用于热水器和地暖。
工业领域的例子不胜枚举。拥有工业炉的工厂使用工业用水或海水来冷却热交换器中的夹套。热交换器也广泛应用于发电厂等基础设施,蒸汽发电中的冷凝器就是一种热交换器。
散热器等热交换器用于冷却计算机。这些产品配备了多个散热器,直接安装在热源上,使用外部空气作为冷却介质。
热交换器原理
热交换器由管道和翅片组成。
管道是输送加热或冷却介质的结构。管道通常由金属制成,根据用途,有不锈钢或铜等各种材质的产品。当流体作为热源流过时,称为热介质管道;当流体作为冷却源流过时,称为制冷剂管道。
翅片是高效散热的结构。通常由导热性优异的铝制成。翅片以褶皱状安装在管道等上。
根据低温流体和高温流体的流动方向,可分为逆流式和并流式两种。如果低温流体和高温流体的流动方向相反,则为逆流式;如果低温流体和高温流体的流动方向相同,则为并流式。一般而言,逆流式被认为热交换效率更高。
热交换器的类型
典型的结构类型包括管壳式热交换器、板式热交换器和螺旋式热交换器。其他类型包括空气翅片式、翅片管式和盘管式。
1.管壳式热交换器
多管式热交换器由一根粗圆管和环内多根细圆管组成。待热交换的流体流经粗圆管,制冷剂或冷却水流经细圆管进行热交换。每根管子之间相互隔离,因此流体不会混合,也不会在它们之间进行热交换。
2.板式换热器
该热交换器由多块经过特殊处理的金属传热板叠放而成,高温流体和低温流体在板间交替流动。
这种类型的热交换器易于形成湍流,并能实现较高的热交换率。其紧凑的设计也使其易于安装在合适的位置。由于其采用堆叠式传热板结构,板片数量可根据工艺要求进行调整。然而,它不适用于高粘度或含有颗粒的流体,因为这会导致板片之间堵塞。
3.螺旋式换热器
这是一种在螺旋流路中交换两种流体热量的热交换器,可防止两种流体混合。
由于流道为单流道,即使物质附着在热交换器壁上,也能将其剥离。由于流道宽度较窄,流量较大,因此适用于含有杂质的流体的热交换。
4.空气翅片式热交换器
这是由管道和风扇组成的热交换器,用于冷却。待冷却的流体流经管道,风扇的动力使空气通过管道进行冷却。
5.翅片管换热器
在管状管道上安装翅片(传热板)以增大传热面积的热交换器。用于空调的热交换器。
6. 盘管热交换器
这是一种将传热管盘绕起来,外侧用圆筒等包围起来的热交换器,在其中插入冷却或加热介质,与管侧进行热量交换。
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