蒸汽高效換熱的研究

以蒸汽為熱源將水加熱，在采暖、空調(diào)、生活熱水選何種換熱器是整體設(shè)計(jì)的一項(xiàng)重要內(nèi)容。必須滿足以下三個(gè)條件：

<!--[if !supportLists]--> u      <!--[endif]-->加熱速度快，熱效率高。

<!--[if !supportLists]--> u      <!--[endif]-->操作簡單，少維修，低運(yùn)行成本。

<!--[if !supportLists]--> u      <!--[endif]-->綜合造價(jià)低，占地小，配套設(shè)備少。

用蒸汽作熱源加熱水基本有兩種方法：

<!--[if !supportLists]--> u      <!--[endif]-->間接加熱――蒸汽與水為兩個(gè)獨(dú)立系統(tǒng)，通過金屬表面熱能從高品位向低品位傳導(dǎo)。

<!--[if !supportLists]--> u      <!--[endif]-->.直接加熱――蒸汽直接和被加熱物質(zhì)接觸。

間接換熱器的特性

間接加熱必須具備兩個(gè)條件才能進(jìn)行熱能的位移。從傳熱公式Q＝KF△T可以看出：1.傳導(dǎo)必須有溫差，即△T≠0.不能等溫?fù)Q熱，一般情況要求△T≥20℃，否則溫差越小，換熱面積越大。2.K值。一種金屬的傳熱系統(tǒng)K值為恒定值。如果金屬表面生成0.1㎜厚水垢，K值相應(yīng)減少幾倍，換熱面也相應(yīng)減少幾倍，在采暖、空調(diào)系統(tǒng)中用軟水就是這個(gè)道理。因蒸汽與水是兩個(gè)各自獨(dú)立的系統(tǒng)，壓力相互間不會(huì)影響。

蒸汽換熱應(yīng)采用二級(jí)換熱

第一級(jí)為汽－水換熱（利用潛熱）；第二級(jí)為水－水換熱（利用顯熱）。在飽和蒸汽中，因潛熱大于顯熱5倍左右，因工程造價(jià)原因，一般采用汽――水一級(jí)換熱。

間接換熱器種類及特點(diǎn)

一、列管式換熱器。采用層流傳熱，一級(jí)換熱熱效率不超過80％，冷凝水溫度高，超過100℃，易汽化，蒸汽壓力低于0.2MPa時(shí)，易產(chǎn)生蒸汽與水的沖擊噪音，且有儲(chǔ)存熱水功能，水溫上熱下冷。份量重，易結(jié)垢。因檢修需要一定抽管距離，且占地面積大，價(jià)格高，基本為淘汰產(chǎn)品。

二、螺旋板式換熱器。采用層流傳熱，有兩種不同材質(zhì)：一種為碳鋼，一種為不銹鋼。熱效率不超過80％，一次性使用無法維修。比列管式占地相對(duì)小，易結(jié)垢，造價(jià)低，冷凝水溫度超過100℃.易汽化，蒸汽壓力小于0.2MPa時(shí)，冷凝水與蒸汽產(chǎn)生汽水沖擊噪聲，因價(jià)格低廉不普遍被采用。

三、波紋管式換熱器。采用振動(dòng)和層流混合傳熱，一級(jí)換熱熱效率不超過80％，占地小，易結(jié)垢，冷凝溫度超過100℃，易汽化，蒸汽壓力小于0.2MPa時(shí)，水與蒸汽產(chǎn)生沖擊噪聲，因占小，90年代初為流行產(chǎn)品。

四、浮動(dòng)盤管換熱器。采用振動(dòng)傳熱，是利用蒸汽動(dòng)能，換熱面產(chǎn)生振動(dòng)破壞水膜，層流變?yōu)榉€(wěn)流傳熱，是世界上比較先進(jìn)的方法，并采用新型結(jié)構(gòu)浮動(dòng)盤管束，提高了傳熱能力，同時(shí)自動(dòng)脫垢能力大提高，因制造工藝而異，熱效率約在80－90％左右。0.2MPa以下蒸汽易產(chǎn)生汽水沖擊噪聲。儲(chǔ)存式上下溫差大，有死水區(qū)。結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，占地面積少。但價(jià)格稍微偏高，現(xiàn)在有很多地方采用，目前國內(nèi)所有廠家未做過試驗(yàn)，蒸汽壓力與水壓多大時(shí)合適，振頻率過大，水分子與換熱面不接觸，無法傳熱，過小又起不到破壞水膜的作用，影響傳熱系數(shù)。

五、機(jī)械換熱機(jī)組。為兩級(jí)換熱：第一級(jí)將蒸汽通過噴淋方法變?yōu)楦邷厮?；第二?jí)用水泵高流速（3M/S）在板式換熱器中產(chǎn)生高速摩擦進(jìn)而產(chǎn)生喘流換熱器。這種換熱器機(jī)組是目前國際上熱效率最高（97.8％），冷凝水低于100℃，0.2MPa以下蒸汽正常使用，但因占地大、造價(jià)高（比浮動(dòng)盤管高5倍以上）、消耗電力、維修大、價(jià)格貴、無法普遍使用。

傳導(dǎo)加熱換熱種類很多，但都有不足之處：1.無法等溫?fù)Q熱2.怕結(jié)垢，易結(jié)垢3.熱效率一般無法超過87％4.換熱器需定期維修5.冷凝水溫度高，易汽化，浪費(fèi)能源6.使用蒸汽壓力不得低于0.2MPa。優(yōu)點(diǎn)：兩系統(tǒng)壓力、流速、流量互不影響，100％回收冷凝水。

這就是蒸汽間接換熱的一些換熱器的優(yōu)點(diǎn)和不足——除此之外蒸汽間接加熱的換熱器還有很多。因此，蒸汽的間接加熱在換熱行業(yè)中占有重要地位。