蒸汽換熱器是以蒸汽為熱源將水加熱的設備,用蒸汽作熱源加熱水的設備分為兩類:
1、直接加熱設備——蒸汽與水直接混合,將水加熱。
2、間接加熱設備——蒸汽與水為兩個獨立系統,通過金屬表面熱能從高品位向低品位傳導。
一、種類:
1、蒸汽加熱噴射器
該產品利用蒸汽高流速產生負真空吸入水混合,此使用條件不僅要求蒸汽有一定的壓力,而且還必須要有一定動能才能混合。60年代因噪音問題未推廣使用,90年代初由湖南西門幾點解決噪音問題,蒸汽噴射器的優點為:設備簡單,造價低,熱能利用率高,不怕水垢。
2、蒸汽混合器
是將蒸汽通過同徑多孔裝置直接注入水中。蒸汽壓力必須大于西永壓力0.2MPa以上,蒸汽流量不可調,有噪音,在開啟或者關閉時蒸汽壓力與系統壓力有疊加現象,對采暖、空調系統有一定的破壞力。在閉式系統中不能使用,是一種淘汰產品。
3、噴淋式換熱器
是通過多孔裝置將水直接以噴淋方式注入蒸汽中,可調節蒸汽流量,無噪音,0.2MPa低壓蒸汽效果。缺點:怕水中雜物堵塞噴淋孔,蒸汽壓力波動大時換熱器內易汽化。洗澡必須加儲存水箱和水泵,不能等溫換熱。
二、特性:
間接加熱必須具備兩個條件才能進行熱能的位移,傳到必須要有溫差,否則溫差越小,換熱面積就越大,還有就是k值,一般金屬的傳熱系數k值為固定值。如果金屬表面生成0.1mm厚的水垢,k值就下降好幾倍,換熱面也相應的減少好幾倍,在采暖空調系統都是這個原理,因此蒸汽與水是兩個各自獨立的系統,壓力相互間不會受到影響。
蒸汽換熱應采用二級換熱:*級為汽水換熱,第二級為水水換熱,在飽和蒸汽中,因為潛熱大于顯熱6-10倍。所以一般采用汽水一級換熱。
三、換熱器種類
1、列管式換熱器,一級換熱效率不超過80%,冷凝水溫度高,超過100℃,易汽化,蒸汽壓力低于0.2MPa時,易產生蒸汽與水的沖擊噪音,且有儲存熱水功能,水溫商人下冷。份量重,易結垢。因檢修需要一定抽管距離,且占地面積大,價格高,基本為淘汰產品。
2、螺旋板式換熱器,采用層流傳熱,有兩種不同材質: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。比列管式占地相對小,易結垢,造價低,冷凝水溫度超過100℃,易汽化,蒸汽壓力小于0.2MPa,冷凝水與蒸汽產生汽水沖擊噪音,因價格低廉不普遍被采用。
3、波紋管式換熱器,采用震動和層流混合傳熱,一級換熱效率不超過80%,占地小,易結垢,冷凝溫度超過100℃,易汽化,蒸汽壓力小于0.2MPa時,水與蒸汽產生沖擊噪音,因占小,90年代初為流行產品。
4、浮動盤管換熱器
采用振動傳熱,利用蒸汽動能,換熱面產生振動破壞水膜,層流變為溫流傳熱,是世界上比較*的方法,并能利用溫差自行脫落硬質水垢。但是對微孔軟水垢無效。因制造工藝而異,熱效率約在80-90%左右。0.2MPa以下蒸汽易產生汽水沖擊噪音。儲存式上下溫差大,有死水區。以及占地面積小,價格稍微偏高。現在有很多地方采用,目前國內所有廠家未做過試驗。蒸汽壓力與水壓多大時合適,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。
蒸汽是水的汽態形式,用蒸汽將水加熱,沒有道理采用間接加熱,應直接加熱。
理由如下:
熱效率:間接 一級換熱一般不超過80%,直接 接近100%
水質:間接 有水質要求,易結垢。直接 對水質無要求,易結垢。
冷凝水:間接 一級換熱超過100℃,常壓易汽化,浪費能源,可回收冷凝水。直接 一般低于70℃可直接用水泵送進鍋爐。
溫度:間接 可調節,不可等溫換熱。直接 可調溫,可等溫換熱,并可以儲能。
壓力:間接 蒸汽壓力對水系統無影響,蒸汽壓力小于0.2MPa易產生與冷凝水沖擊噪音。直接 蒸汽壓力對水系統有一定的影響。
除氧:間接 加熱溫度低于102℃,流速高于0.2m/s,汽水自動分離,自動除氧,其他無此功能。直接 幾乎不用維修。
目前世界各國都在研究蒸汽直接換熱設備。過去,蒸汽直接加熱,因噪音、壓力、流量、溫度不易控制,而普通采用間接換熱。隨著人們對熱能利用率要求提高,對蒸汽直接加熱有了新的認識,產品也在不斷研制進步,使換熱設備更加完善!