基本介紹
- 中文名：直接換熱器
- 外文名：direct heat exchanger
- 基本釋義：冷、熱兩種流體直接接觸的換熱器
- 分類：熱力學
- 領域：能源
- 學科：物理化學
基本要求,分類,按用途分類,按狀態分類,按傳熱面分類,按工藝分類,特點,相關專利,
基本要求
直接接觸式換熱器的基本要求：熱量能有效地從一種流體傳遞到另一種流體，即傳熱效率高，單位傳熱面上能傳遞的熱量多；換熱器的結構能適應所規定的工藝操作條件，運轉安全可靠，密封性好，清洗、檢修方便，流體阻力小；價格便宜，維護容易，使用時間長。
直接接觸式換熱器的日常維護：日常操作應特別注意防止溫度、壓力的波動，首先應保證壓力穩定，絕不允許超壓運行。
直接接觸式換熱器的選型應考慮的因素：流體的性質、換熱介質的流量、操作溫度、壓力。
分類
允許流體相互混合的場合，都可以採用直接換熱器，例如氣體的洗滌與冷卻、循環水的冷卻、汽-水之間的混合加熱、蒸汽的冷凝等等。它的套用遍及化工和冶金企業、動力工程、空氣調節工程以及其它許多生產部門中。
按用途分類
按照用途的不同，可將直接換熱器分成以下幾種不同的類型：
1.冷卻塔（或稱冷水塔）
在這種設備中，用自然通風或機械通風的方法，將生產中已經提高了溫度的水進行冷卻降溫之後循環使用，以提高系統的經濟效益。例如熱力發電廠或核電站的循環水、合成氨生產中的冷卻水等，經過水冷卻塔降溫之後再循環使用，這種方法在實際工程中得到了廣泛的使用。
2.氣體洗滌塔（或稱洗滌塔）
在工業上用這種設備來洗滌氣體有各種目的，例如用液體吸收氣體混合物中的某些組分，除淨氣體中的灰塵，氣體的增濕或乾燥等。但其最廣泛的用途是冷卻氣體，而冷卻所用的液體以水居多。空調工程中廣泛使用的噴淋室，可以認為是它的一種特殊形式。噴淋室不但可以像氣體洗滌塔一樣對空氣進行冷卻，而且還可對其進行加熱處理。但是，它也有對水質要求高、占地面積大、水泵耗能多等缺點，所以，在一般建築中，噴淋室已不常使用或僅作為加濕設備使用。但是，在以調節濕度為主要目的的紡織廠、捲菸廠等仍大量使用。
3.噴射式熱交換器
在這種設備中，使壓力較高的流體由噴管噴出，形成很高的速度，低壓流體被引入混合室與射流直接接觸進行傳熱，並一同進入擴散管，在擴散管的出口達到同一壓力和溫度後送給用戶。
4.混合式冷凝器
這種設備一般是用水與蒸汽直接接觸的方法使蒸汽冷凝。
按狀態分類
按兩種介質的狀態分：
1.液-液直接接觸式換熱器：兩種介質均為液體。
2.氣-液直接接觸式換熱器：兩種介質，一種為液體，一種為氣體。
3.混合氣體直接接觸式換熱器：兩種介質，一種為液體，一種為混合氣體。
按傳熱面分類
1.液注型直接接觸式換熱器：一種流體呈柱狀留下，與另一種液體進行熱交換。
2.液膜型直接接觸式換熱器：在換熱器中，一種流體通過一定裝置以液膜形式與另一種液體進行熱交換。
3.填充型直接接觸式換熱器：在換熱器中填充一些填料，在兩種流體通過填料間的空隙時進行熱交換。
4.噴射型直接接觸式換熱器：由噴嘴將流體噴成霧狀，再與另一種流體進行熱交換。
5.噴灑型直接接觸式換熱器：在換熱器中，一種流體以液滴形式與另一種流體進行熱交換。
按工藝分類
1.直接接觸冷凝器：利用蒸汽與冷卻水直接接觸使蒸汽釋放出潛熱而被冷凝。這種冷凝方式僅適用於沒有回收價值的蒸汽的冷凝，或者對冷凝液的純淨度要求不高的場合。
2.冷卻塔：廣泛套用於工業過程中排出廢熱，特別是排除大量熱水中的熱量。來自大氣的空氣被抽入塔中，西熱後再以較高的溫度返回大氣。
3.閃蒸器：將工藝流體輸入到壓力比流體的飽和蒸氣壓低得多的環境中，通過一部分流體的瞬間蒸發使液體冷卻再達到飽和，在結晶和污液處理等場合中套用。
4.直接蒸氣加熱：在一些套用中，可以直接使用蒸汽來加熱，以這種方式利用的蒸汽，沒有冷凝液回收。
5.風力乾燥：利用熱空氣來乾燥固體無聊。
6.浸沒燃燒蒸發：將火焰及其熱氣體與所要加熱的流體之間直接接觸，並使流體蒸發。
特點
由於直接接觸式換熱器是通過流體直接接觸進行傳熱，因而與通過器壁進行間壁式傳熱的換熱器相比，有以下優點：
1.傳熱效率高，且反應靈敏。
2.單位容積的傳熱面大，因而設備緊湊。
3.不存在傳熱帶來的熱阻、過熱、結垢和腐蝕等問題。
4.結構簡單、材料消耗少、製造容易和維修方便。
缺點：不允許混合與混合後不易分離的兩種介質及其參數相差很大或因物性會產生不良的工藝過程均不適用。
由於直接接觸式換熱器具有以上優點，因而被廣泛的套用於發電、化工、冶金等工業部門。
相關專利
實用新型專利涉及一種直接接觸式沸騰換熱器，屬能源與環境技術領域。本實用新型包括換熱器罐體、導熱油、氣液分離器、液位計、有機工質入口、有機工質蒸汽出口、導熱油入口、導熱油出口、噴頭、保溫材料；換熱器罐體外部包裹有保溫材料，換熱器罐體內部裝有導熱油，導熱油入口和導熱油出口分別位於換熱器罐體的1/2高度處和換熱器罐體底部，換熱器罐體上設有液位計和有機工質入口，工質管路從換熱器罐體下部的有機工質入口伸入所述直接接觸式沸騰換熱器內，工質管路上設有噴頭，換熱器罐體上方設有機工質蒸汽出口。本實用新型投資和維護費用少、具有優良的換熱性能、內部結構簡單、阻力較小，運行過程中工質泵更加省電。
發明專利提供一種逆流氣-固直接接觸換熱器，包括用於進行氣固換熱的垂直通道，氣體進口設定於垂直通道下方或底部，固體顆粒進口設定於垂直通道上方或頂部，氣體出口設定於垂直通道上方側壁，固體顆粒通過包括至少一個布料元件的顆粒分布器進入垂直通道內，一個布料元件承擔0.1-0.3m<sup>2</sup>垂直通道橫截面面積；布料元件的顆粒流量可通過充氣量調節。該逆流氣-固直接接觸換熱器保證了氣固之間的均勻接觸，且設備體積較小，適於工業生產中推廣套用。
