直接换热器特点

由于直接接触式换热器是通过流体直接接触进行传热，因而与通过器壁进行间壁式传热的换热器相比，有以下优点：

1.传热效率高，且反应灵敏。

2.单位容积的传热面大，因而设备紧凑。

3.不存在传热带来的热阻、过热、结垢和腐蚀等问题。

4.结构简单、材料消耗少、制造容易和维修方便。

缺点：不允许混合与混合后不易分离的两种介质及其参数相差很大或因物性会产生不良的工艺过程均不适用。

由于直接接触式换热器具有以上优点，因而被广泛的应用于发电、化工、冶金等工业部门。

允许流体相互混合的场合，都可以采用直接换热器，例如气体的洗涤与冷却、循环水的冷却、汽-水之间的混合加热、蒸汽的冷凝等等。它的应用遍及化工和冶金企业、动力工程、空气调节工程以及其它许多生产部门中。

直接换热器按用途分类

按照用途的不同，可将直接换热器分成以下几种不同的类型 ：

1.冷却塔（或称冷水塔）

在这种设备中，用自然通风或机械通风的方法，将生产中已经提高了温度的水进行冷却降温之后循环使用，以提高系统的经济效益。例如热力发电厂或核电站的循环水、合成氨生产中的冷却水等，经过水冷却塔降温之后再循环使用，这种方法在实际工程中得到了广泛的使用。

2.气体洗涤塔（或称洗涤塔）

在工业上用这种设备来洗涤气体有各种目的，例如用液体吸收气体混合物中的某些组分，除净气体中的灰尘，气体的增湿或干燥等。但其最广泛的用途是冷却气体，而冷却所用的液体以水居多。空调工程中广泛使用的喷淋室，可以认为是它的一种特殊形式。喷淋室不但可以像气体洗涤塔一样对空气进行冷却，而且还可对其进行加热处理。但是，它也有对水质要求高、占地面积大、水泵耗能多等缺点，所以，在一般建筑中，喷淋室已不常使用或仅作为加湿设备使用。但是，在以调节湿度为主要目的的纺织厂、卷烟厂等仍大量使用。

3.喷射式热交换器

在这种设备中，使压力较高的流体由喷管喷出，形成很高的速度，低压流体被引入混合室与射流直接接触进行传热，并一同进入扩散管，在扩散管的出口达到同一压力和温度后送给用户。

4.混合式冷凝器

这种设备一般是用水与蒸汽直接接触的方法使蒸汽冷凝。

直接换热器按状态分类

按两种介质的状态分：

1.液-液直接接触式换热器：两种介质均为液体。

2.气-液直接接触式换热器：两种介质，一种为液体，一种为气体。

3.混合气体直接接触式换热器：两种介质，一种为液体，一种为混合气体。

直接换热器按传热面分类

1.液注型直接接触式换热器：一种流体呈柱状留下，与另一种液体进行热交换。

2.液膜型直接接触式换热器：在换热器中，一种流体通过一定装置以液膜形式与另一种液体进行热交换。

3.填充型直接接触式换热器：在换热器中填充一些填料，在两种流体通过填料间的空隙时进行热交换。

4.喷射型直接接触式换热器：由喷嘴将流体喷成雾状，再与另一种流体进行热交换。

5.喷洒型直接接触式换热器：在换热器中，一种流体以液滴形式与另一种流体进行热交换。

直接换热器按工艺分类

1.直接接触冷凝器：利用蒸汽与冷却水直接接触使蒸汽释放出潜热而被冷凝。这种冷凝方式仅适用于没有回收价值的蒸汽的冷凝，或者对冷凝液的纯净度要求不高的场合。

2.冷却塔：广泛应用于工业过程中排出废热，特别是排除大量热水中的热量。来自大气的空气被抽入塔中，西热后再以较高的温度返回大气。

3.闪蒸器：将工艺流体输入到压力比流体的饱和蒸气压低得多的环境中，通过一部分流体的瞬间蒸发使液体冷却再达到饱和，在结晶和污液处理等场合中应用。

4.直接蒸气加热：在一些应用中，可以直接使用蒸汽来加热，以这种方式利用的蒸汽，没有冷凝液回收。

5.风力干燥：利用热空气来干燥固体无聊。

6.浸没燃烧蒸发：将火焰及其热气体与所要加热的流体之间直接接触，并使流体蒸发。

直接接触式换热器的基本要求：热量能有效地从一种流体传递到另一种流体，即传热效率高，单位传热面上能传递的热量多；换热器的结构能适应所规定的工艺操作条件，运转安全可靠，密封性好，清洗、检修方便，流体阻力小；价格便宜，维护容易，使用时间长。

直接接触式换热器的日常维护：日常操作应特别注意防止温度、压力的波动，首先应保证压力稳定，绝不允许超压运行。

直接接触式换热器的选型应考虑的因素：流体的性质、换热介质的流量、操作温度、压力。

实用新型专利 涉及一种直接接触式沸腾换热器，属能源与环境技术领域。本实用新型包括换热器罐体、导热油、气液分离器、液位计、有机工质入口、有机工质蒸汽出口、导热油入口、导热油出口、喷头、保温材料；换热器罐体外部包裹有保温材料，换热器罐体内部装有导热油，导热油入口和导热油出口分别位于换热器罐体的1/2高度处和换热器罐体底部，换热器罐体上设有液位计和有机工质入口，工质管路从换热器罐体下部的有机工质入口伸入所述直接接触式沸腾换热器内，工质管路上设有喷头，换热器罐体上方设有机工质蒸汽出口。本实用新型投资和维护费用少、具有优良的换热性能、内部结构简单、阻力较小，运行过程中工质泵更加省电。

发明专利 提供一种逆流气-固直接接触换热器，包括用于进行气固换热的垂直通道，气体进口设置于垂直通道下方或底部，固体颗粒进口设置于垂直通道上方或顶部，气体出口设置于垂直通道上方侧壁，固体颗粒通过包括至少一个布料元件的颗粒分布器进入垂直通道内，一个布料元件承担0.1-0.3m²垂直通道横截面面积；布料元件的颗粒流量可通过充气量调节。该逆流气-固直接接触换热器保证了气固之间的均匀接触，且设备体积较小，适于工业生产中推广应用。2100433B

直接式换热器也称为混合式换热器，其特点是冷、热流体直接混合进行换热，因此，在热交换的同时，还发生物质交换。直接式与间接式相比，由于省去了传热间壁，因此结构简单，传热效率高，操作成本低。但采用这种设备只限于允许两种流体混合的场合。

换热设备蒸汽直接式

蒸汽和液体食品混合加热是常见的一种加热方式。实践经验表明，在蒸汽和液体食品之间需要大的接触面，以利于蒸汽的快速冷凝，加速换热速度。研究表明，减小接触面，换热速率明显降低。在设备性能不正常时，如液滴太大或蒸汽泡太大，会导致换热速度低下。这种情况在高黏度产品时容易发生。

尽管在加热蒸汽和液体食品之间有很大的温度差，但这类设备的加热仍然是温和的。原因之一是加热时间很短，只有几分之一秒;另外一个原因，也许是更为重要的，是在蒸汽和食品之间立即形成一层很薄的冷凝液膜。这层液膜起到保护食品免受高温的影响。因此，蒸汽直接加热方式允许有很高的温度梯度，这是任何间壁式换热器无法做到的。

这种换热器对蒸汽质量有一定要求，这是由于设备性能的需要和保证产品质量，蒸汽必须不含不凝结气体，因为不凝结气体会影响蒸汽冷凝，干扰换热过程。关于汽源，蒸汽或锅炉用水不应含有影响产品风味的物质。换句话说，锅炉用水应该具备饮用水的质量，非正常的水处理剂是不许使用的。有些国家已将此列入了法规。

在有些使用场合下，例如牛或牛乳制品的连续杀菌，需要除去蒸汽和产品混合时所增加的水分，以保持原有的组分不变。除去水分的方法通常是在真空下使水分蒸发。这是一举两得的做法，因为在真空闪蒸水分时，既除了水分，又可以使产品迅速冷却。通过温度控制(在蒸汽混合前、混合后以及蒸发后)，可以做到处理前后产品的水分含量不变。

这种蒸汽直接加热设备有两种类型。喷射式在连续流动的液体中喷射蒸汽; 注入式在连续流动的蒸汽中注入液体。在蒸汽喷射式(蒸汽进入液体)中，蒸汽或者通过许多小孔，或者通过环状的蒸汽帘喷射入流体管道中。在蒸汽注入式(液体进入蒸汽)中，液体或者以膜的形式，或者以液滴的形式分布在充满高压蒸汽的容器中，落于容器底部，加热后的液体从底部排出。

换热设备蒸汽喷射式

蒸汽喷射式冷凝器也是混合式换热器，不同的是利用冷却水与蒸汽混合，使蒸汽冷凝，以除去水分。这在浓缩操作中是必须的。在浓缩操作中要快速除去蒸发出来的蒸汽，此外，还要在蒸发室内造成真空。

按其原理和结构不同，冷凝器有以下几种：

① 喷射式冷凝器： 用断面逐渐收缩的锥形喷嘴进行水或其他液体冷却剂喷射时，水在喷嘴内的流速就逐渐增快。速度越高意味着动能越大，而压力则越小。如果以喷嘴座板将喷嘴上、下游隔开，上游空间(即水室)通入高压水，则由于水的喷射就造成下游的低压，因而产生抽汽的作用。

吸汽室将蒸汽吸入后，经过导向挡板使之从水流射束的四周均匀地进入混合室，而与许多聚集于喉部的射束表面相接触。因射束的流速高，其动能大，蒸汽即凝结在水柱表面而被带走。经过喷嘴所形成的射流速度一般为15～30m/s。带走蒸汽的各射流在喉部准确聚集后，通过扩压管将动能转换为势能以后，再从尾管排出。

由上述可知，喷射式冷凝器除了有混合冷凝作用外，还具有抽真空的作用。所以特别适用于真空系统中蒸汽的排除。例如食品工业中的真空浓缩、真空脱气、真空干燥等。当用这种水力喷射器作冷凝器时，就可以不再需要真空泵了。

一般水力喷射冷凝器的高压水压力为0.2～0.5MPa，可采用高压头的离心泵或多级离心泵供送。

② 填料式冷凝器：冷却水从上部喷淋而下，与上升的蒸汽在填料层内接触。填料层是由许多空心圆柱形填料环或其他填料充填而成，组成两种流体的接触面。混合冷凝后的冷凝水从底部排出，不凝结气体则由顶部排出。

③ 孔板式冷凝器： 孔板式冷凝器装有若干块钻有很多小孔的淋水板。淋水板的形式有交替相对放置的弓形式和圆盘、圆环交替放置的形式。冷却水自上方引入，顺次经板孔穿流而下的同时，还经淋水板边缘泛流而下。蒸汽则自下方进入，以逆流方式与冷水接触而被冷凝。少量不凝结气体从上方排出。进入的冷却水经与蒸汽进行热交换后被加热，而后从下方尾管排出。

除水力喷射冷凝器外，填料式和孔板式冷凝器都需要真空泵，使冷凝器内处于负压状态。在这种情况下，如无适当措施，冷凝水无法排出。通常采用两种方法，即低位式和高位式。

低位式冷凝器是直接使用抽水泵将冷凝水从冷凝器内抽出，因而可以简单地安装在地面上，故名低位式冷凝器。高位式冷凝器不用抽水泵，而是将冷凝器置于10m以上的高度，利用其下部很长的尾管(称为气压管，俗称大气腿)中液体静压头的作用来平衡上方冷凝器内的真空度，同时抽出冷凝水。为了保证外部空气不进入真空设备，气压管应淹没在地面的溢流槽中。

④ 水帘(水幕)式空气冷却器： 这种混合换热器比较典型的是用作空气的冷却净化器。含尘的空气进入后，经与冷却水的水幕接触而降温，增湿，净化。

换热设备经长时间运转后，由于介质的腐蚀、冲蚀、积垢、结焦等原因，使管子内外表面都有不同程度的结垢，甚至堵塞。所以在停工检修时必须进行彻底清洗，常用的清洗(扫)方法有风扫、水洗、汽扫、化学洗清和机械清洗等。