一般我們經常見的換熱器是應用**普遍的余熱利用設備。換熱器的傳熱可以看作是通過器壁的穩定態綜合傳熱,因為換熱器在工作過程中,兩側冷熱氣體的溫度均可視為穩定的,不隨時間而變化。
根據換熱器內氣體流動方向的特征,換熱器分為三種形式:順流、逆流、交叉流,如圖7-14所示。
順流式是指換熱器內廢氣與空氣平行地向同一方向流動,逆流式是指廢氣與空氣流動的方向相反,如果兩股氣流互相垂直地流動,則稱為交叉流。除了這些基本形式以外,廢氣與空氣的流動方式還很多,加熱爐是這三種基本形式的組合,如正交順流式、正交逆流式等。換熱器內氣體流動的方式不同,它的熱工特點也不同。圖7-15是順流和逆流換熱器內溫度的分布情況。由圖可見,在進人換熱器的廢氣溫度相同的條件下,逆流能夠比順流將空氣預熱到更高的溫度。在其他條件相同時,逆流的傳熱量比順流大,結構上比順流式換熱器緊湊。從換熱器壁的工作條件來看,順流式的比較有利。因為換熱器壁的溫度對于順流式換熱器兩端幾乎相等,其**溫度比逆流式低,換熱器不易變形損壞。對材質的要求不高。在逆流式換熱器上,高溫端的器壁溫度接近廢氣人口溫度,兩端溫度差大。這就對器壁材質提出較高的要求,同時由于兩端溫差大,容易變形損壞。在實際應用中,較多的是采用逆流方式。
換熱器的傳熱方式是傳導、對流、輻射的綜合。在廢氣一側,廢氣以對流和輻射兩種方式把熱傳給器壁;在空氣一側,空氣流過壁面時,以對流方式把熱帶走。由于空氣對輻射熱是透過體,不能吸收,所以在空氣一側要強化熱交換,只有提高空氣流速。換熱器根據其材質的不同,分為金屬換熱器和陶質換熱器兩大類。金屬換熱器的導熱系數大,在熱交換量相同的條件下,它所占的體積小,只有a土換熱器的十分之一或更小。金屬換熱器一般是焊接的,氣密性好。金屬換熱器可以利用溫度較低的廢氣(約500-700r-),與陶質換熱器和蓄熱室相比,使用范圍較大,但是,金屬換熱器所能承受的溫度有限,一般鋼質換熱器只能把空氣預熱到400-5001C,溫度再高,換熱器要變形燒壞,耐熱鋼也只能把空氣預熱到600-7001C,而陶質換熱器可以承受1000℃以上的廢氣,能把空氣預熱到700℃以上。陶質換熱器體積很大。氣密性差,不能用來預熱煤氣。