间壁式换热器的类型夹套式换热器
发布: 2010-3-17 18:59 | 作者: zhm | 来源: 承压设备博客
一、夹套式换热器
如图所示，为一夹套式换热器。这种换热器结构简单，即在反应器(或容和的外部筒体部分焊接或安装一夹套层，在夹套与器壁之间形成密闭的空间，成为一种流体的通道。
夹套式换热器主要用于反应器的加热或冷却。当蒸气进行加热时，蒸气由上部接管进入夹套，冷凝水由下部接管排出。如用冷却水进行冷却时，则由夹套下部接管进入，而由上部接管流出。由于夹套内部清洗比较困难，故一般用不易产生垢层的水蒸气、冷却水等作为载热体。这种换热器的传热系数较小，传热面又受到容器冷凝液的限制，因此适用于传热量不大的场合。为了提高其传热性能，可在容器内安装搅拌器，使容器内液体作强制对流。为了弥补传热面积的不足，还可在容器内加设蛇管等。当夹套内通冷却水时，可在夹套内加设挡板，这样既可使冷却水流向一定，又可使流速增大，以提高对流传热系数。
二、蛇管式换热器1.沉浸式蛇管换热器
如图所示，为一沉浸式蛇管换热器。蛇管多以金属管弯绕成窗口器的形状，沉浸在容器中的液体内。两种流体分别在管内、外流动进行热交换。
沉浸式蛇管换热器
这种换热器的优点是结构简单，价格低廉，便于防腐，能承受高压。其主要缺点是管外对流传热系数较小，因而传热系数K值也较小如在容器内加设搅拌器，则可提高传热系数。2.喷淋式蛇管换热器
喷淋式蛇管换热器
如图所示，它是用水作为喷淋冷却剂，以冷却管内的热流体，故常称为水冷器。冷却水从上面的水槽(或分布管)中淋下，沿蛇管表面下流，与管内的热流体进行热交换。这种设备通常放置在室外空气流通处，冷却水在外部汽化时，可带走部分热量，以提高冷却效果。它与沉浸式蛇管换热器相比，具有便于检修、清洗和传热效果较好等优点；其缺点是占地较大，喷淋不易均匀，耗水量大。
三、套管式换热器
如图所示，为一套管式换热器。这种换热器是由两种不同直径的管子装成同心套管，每一段直出口-管称为一程，程数根据换热任务和要求确定。每程的有效长度为4～6m，内管直径在38～89mm范围内选取，外管直径在60～114mm范围内选取，一般均选标准管。
套管换热器的优点是结构简单，能耐高压，传热面积可根据需要易于增减，恰当地选择内管和外管的直径，可使流体流速增大，且呈浦流状态，故一般具有较高的传热系数，同时也可减少垢层的形成，两种流体可始终保持逆流流动，传热效果较好。其缺点是单位传热面积的金属消耗量大，占地较大。故一般适用于流量不大、所需传热面积较小及高压的场合。
四、列管式换热器列管式换热器又称管壳式换热器，是目前石油化工生产中应用最广泛的一种换热器。它与其它换热器相比，主要优点是单位体积所具有的传热面积大，传热效果好，结构比较简单，处理能力大，适应性强，操作弹性大，尤其在高温、高压和大型装置中应用更为普遍。
1.列管换热器的结构
列管换热器主要由壳体、管束(换热管)、管板(又称花板)、顶盖(又称封头)和连接管等部件组成。
壳体内装有管束，管束是由许多无缝钢管两端固定在管板上组成的，固定的方法可用胀接法，也可用焊接法。
一种流体通过管内流动，其行程称为管程，另一种流体在壳体与管束间的空隙流动，其行程称为壳程。
流体一次通过管程的称为单管程列管换热器。当换热器的传热面积较大时，管子数目较多，为提高管程的流体流速，常将管子平均分成若干组，使流体在管内依次往返多次通过，称为多管程。
增加管程数虽然可以提高流速使对流传热系数增大，但随着管程数增加，流体流动阻力增大，
动力费用增加，结构也变得复杂，故管程数不宜过多，通常多为2、4、6程。
同样，为提高壳程的流体流速，增大壳程侧的对流传热系数。当常在壳程安装折流挡板，以常见的折流挡板有圆缺形(或称弓形)和圆盘形两种，前者应用较为广泛。
圆缺形折流挡板
圆盘形折流挡板
2.列管式换热器的基本型式
列管式换热器操作时，由于冷、热两流体温度不同，使壳体和管束的温度也不同，其膨胀程度就不同。如果两流体的温度相差较大(如50℃以上)时，就可能由于热应力而引起设备的变形，甚至弯曲和断裂、或管子从管板上松脱，因此就必须从结构上采取适当的温差补偿措施，以消除或减小热应力。根据采取热补偿的措施不同，列管式换热器常有以下三种基本形式。
(1)固定管板式换热器
如图所示，为具有补偿圈(或称膨胀节)的固定管板式列管换热器，当壳体与管束间有温差时，依靠补偿圈的弹性变形，来适应壳体与管束间的不同热膨胀。这种补偿结构一般适用于壳体与管束间的温度差低于50℃，壳程压力小于6kgf/cm2的情况。这种换热器具有结构比较简单、造价低廉的优点；但其缺点是因管束不能抽出而使壳程清洗困难，因此要求壳程的流体应是较清洁且不易结垢的物料。
(2)浮头式换热器
如图所示，为一浮头式换热器，两端管板中有一端不与壳体固定相连，该端称为浮头。当壳体与管束因温度不同而引起热膨胀时，管束连同浮头就可在壳体内自由伸缩，而与壳体无关，从而解决热补偿问题。另外，由于固定端的管板是以法兰与壳体相连接的，因此管束可以从壳体中抽出，便于清洗和检修，所以浮头式换热器应用较为普遍，其缺点是结构比较复杂，金属消耗量多，造价较高。
(3)U形管式换热器
如图所示，为一U形管式换热器，每根管子都弯成U形，两端均固定在同一管板上，因此管子可以自由伸缩，从而解决热补偿问题。这种型式换热器结构较简单，重量轻，适用于高温和高压的情况。其主要缺点是管程清洗比较困难，且因管子有一定弯曲半径，管板利用率较低，管程不易清洗，因此管程流体必须清洁。
上述三种型式的列管式换热器，我国已有系列化标准，其规格和系列标准课本P298-303。
五、其它类型换热器除了上述几种在炼油及石油化工生产中普通应用的换热器外，还有其它类型的换热器。目前应用虽然不太普遍，但由于这些换热器具有设备紧凑句单位体积传热面积大、金属材料耗量少及传热效果好等优点，其使用范围正日益扩大。下面简单介绍几种。
1.翅片式换热器
为了增加传热面，提高传热效果，在换热管表面上加上纵向(轴向)或横向(径向)翅片，称为翅片换热器，常见的几种翅片形式如图5-36所示
当相互换热的两流体的对流传热系数相差较大时，如用水蒸气加热空气或粘性大的液体，用空气冷却热的液体时，则空气或粘性大的液体一侧的热阻为控制性热阻。此时，如在换热管的气体或粘性大的液体一侧增设翅片，既可增大了气体一侧的对流传热面积(翅片的面积为光滑管面积的2～9倍)，又可增强气体流动的湍动程度，从而提高了换热器的传热效果。一般来说，当两流体的对流传热系数之比等于或大于3时，为强化传热，宜采用翅片式换热器。
翅片的种类很多，按其高度可分为高翅片和低翅片两种。高翅片适用于冷、热流体的对流传热系数相差大的场合，如气体的加热或冷却。低翅片多为螺纹管，适用于冷、热流体的对流传热系数相差不太大的场合，如粘度较大流体的加热或冷却等。
目前，在炼油和石油化工中，翅片式换热器较为重要的应用是空气冷却器(简称空冷器)，由翅片管束、风机和支架组成。热流体进入各管束中，经冷却后汇集于排出管排出。冷空气由轴流式通风机吹过管束，通风机装在管束下方称为强制式空冷器；通风机装在管束上方称为引风式空冷器。
由于管外增设了翅片，这样既增大了传热面积，同时又增强了管外空气的端流程度，因而就减少了管子内、外对流传热系数过于悬殊的影响，从而提高了换热器的传热效果。
空冷器的优点是不用冷却水，动力消耗较水冷低。
主要缺点是：热介质入口温度较低(例如＜70-80℃)用空冷温差太小；介质凝点太高(例如
高于5℃)，用空冷时可能在局部地方易于造成管子堵塞；介质出口温度要求较低，用空冷在夏季难于满足要求。
2.螺旋板式换热器
螺旋板式换热器是一种新型换热器，是由两张平行的薄钢板焊接在一块分隔板(中心隔板)上，并卷制成一对互相隔开的螺旋形流道。两板之间焊有定距柱以维持流道的问距，同时也增强螺旋板的刚度。螺旋板的两端焊有盖板，两端面及螺旋板上设有冷、热流体进、出口接管。冷、热流体分别在两个螺旋形流道中流动，通过螺旋板进行热量交换。如图所示。
螺旋板式热交换器
1、2-金属片 3-隔板4、5-冷流体连接管6、7热流体连接管
螺旋板式换热器的直径一般在1.6m以内，板宽为200～1200mm，极厚为2～4mm，两板间距为5～25mm。常用材料为碳钢或不锈钢。螺旋板式换热器的主要优点是结构紧凑，单位体积所提供的传热面积大(约为列管式换热器的三倍)；流体允许有较高的流速(液体可达2m/s，气体可达20m/s)，湍流程度大，传热系数较大(约为列管换热器的1～2倍)；可实现纯逆流操作；不易结垢，不易堵塞。其主要缺点是操作压力和温度不宜太高，流体流动阻力较大，不易检修，且对焊接质量要求很高。故一般操作压力低于2Okgf/cm2，温度在300～400℃以下。
3.板式换热器
板式换热器是由一组矩形金属薄板平行排列、相邻板之间衬以垫片并用框架夹紧组装而成。板片四角开有圆孔，形成流体通道，冷、热流体分别在同一板片两侧流过，通过板片进行换热。为其组装流。板片厚度为0.5～3mm，通常压制成各种波纹形状。
流体流向示意图水平波纹板
板式换热器的主要优点是:结构紧凑，单位体积设备提供的传热面积大，约为250～
1000m2/m3，而列管式换热器只有40～150m2/m3；传热系数高，对低粘度液体传热，传热系数可达1500～4700W/(m2.℃)，最高可达7000W/(m2.℃)，操作灵活，适应性大，可以根据需要增减板数以调整传热面积，加工制造容易、检修清洗方便、热损失少。其主要缺点是:因受到板片刚度、垫片种类及沟槽结构的限制，允许的操作压力较低；因受垫片材质的限制，操作温度不能太高，对合成橡胶垫片，操作温度不超过130℃，对压缩石棉垫片也应低于250℃；因板间距小，流道截面小，流速不能过大，所以处理量较小，不易密封，易泄漏，易于堵塞。
4.热管换热器
热管换热器是一种新型、高效、节能换热器，广泛使用于航天航空业，并逐步用于加热炉对流室烟气余热回收中。它是由数根热管组成的。热管外部装有翅片以提高传热效果。热管管束中间装有隔板，冷、热流体分别在隔板的两侧流动，通过热管进行热量传递。
其工作原理为:当热管的两端分别被加热(与热流体接触)和冷却(与冷流体接触)时，被加热的一端(称为蒸发段)管中的液体吸热蒸发成为蒸气，蒸气沿管中心通道向另一端(称为冷凝段)并在此冷凝放出热量，由于多孔管芯毛细作用，冷凝下来的液体又会自动地沿管芯流回蒸发段。如此循环往复，通过工作介质的蒸发、冷凝，将热量由热流体传递至冷流体。热管换热器具有传热效率高、结构紧凑、操作简单、使用寿命长等优点。
热管的结构及工作原理
1-管壳 2-管芯3-凝液流4-蒸气流5-隔板
换热器的结构和分类 换热器的分类 按用途分类： 加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器 按冷热流体热量交换方式分类： 混合式、蓄热式和间壁式 主要内容： 1. 根据工艺要求，选择适当的换热器类型； 2. 通过计算选择合适的换热器规格。 间壁式换热器的类型 一、夹套换热器 结构：夹套式换热器主要用于反应过程的加热或冷却，是在容器外壁安装夹套制成。 优点：结构简单。 缺点：传热面受容器壁面限制，传热系数小。为提高传热系数且使釜内液体受热均匀，可在釜内安装搅拌器。也可在釜内安装蛇管。 二、沉浸式蛇管换热器 结构：这种换热器多以金属管子绕成，或制成各种与容器相适应的情况，并沉浸在容器内的液体中。 优点：结构简单，便于防腐，能承受高压。 缺点：由于容器体积比管子的体积大得多,因此管外流体的表面传热系数较小。
三、喷淋式换热器 结构：冷却水从最上面的管子的喷淋装置中淋下来，沿管表面流下来，被冷却的流体从最上面的管子流入，从最下面的管子流出，与外面的冷却水进行换热。在下流过程中，冷却水可收集再进行重新分配。 优点：结构简单、造价便宜，能耐高压，便于检修、清洗，传热效果好 缺点：冷却水喷淋不易均匀而影响传热效果，只能安装在室外。 用途：用于冷却或冷凝管内液体。 四、套管式换热器
结构：由不同直径组成的同心套管，可根据换热要求，将几段套管用U形管连接，目的增加传热面积；冷热流体可以逆流或并流。 优点：结构简单，加工方便，能耐高压，传热系数较大，能保持完全逆流使平均对数温差最大，可增减管段数量应用方便。 缺点：结构不紧凑，金属消耗量大，接头多而易漏，占地较大。 用途：广泛用于超高压生产过程，可用于流量不大，所需传热面积不多的场合。五、列管式换热器 列管式换热器又称为管壳式换热器，是最典型的间壁式换热器，历史悠久，占据主导作用。 优点：单位体积设备所能提供的传热面积大，传热效果好，结构坚固，可选用的结构材料范围宽广，操作弹性大，大型装置中普遍采用。 结构：壳体、管束、管板、折流挡板和封头。一种流体在管内流动，其行程称为管程；另一种流体在管外流动，其行程称为壳程。管束的壁面即为传热面。 根据所采取的温差补偿措施，列管式换热器可分为以下几个型式。 （1）固定管板式 1—列管2—膨胀节 壳体与传热管壁温度之差大于 蚀的介质。
换热器的种类 一.换热器的概念 换热器是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，又称热交换器。换热器是化工,石油,动力,食品及其它许多工业部门的通用设备,在生产中占有重要地位.在化工生产中换热器可作为加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器等,应用更加广泛。换热设备因其用途不同，类型繁多，性能不一，但均可归结为管壳式结构和板式结构两大类。 二.换热器的工作原理 换热器是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，即在一个大的密闭容器内装上水或其他介质，而在容器内有管道穿过。让热水从管道内流过。由于管道内热水和容器内冷热水的温度差，会形成热交换，也就是初中物理的热平衡，高温物体的热量总是向低温物体传递，这样就把管道里水的热量交换给了容器内的冷水，换热器又称热交换器。 三.机械结构形式 换热器的分类良多，可以按传热原理、结构和用途等进行分类，按其结构分类主要有管壳式和板式两种。 根据冷、热流体热量交换的原理和方式基本上可分三大类即：间壁式、混合式和蓄热式。 1、间壁式换热器的类型 a.夹套式换热器 这种换热器是在容器外壁安装夹套制成,结构简单；但其加热面受容器壁面限制,传热系数也不高.为提高传热系数且使釜内液体受热均匀,可在釜内安装搅拌器.当夹套中通入冷却水或无相变的加热剂时,亦可在夹套中设置螺旋隔板或
其它增加湍动的措施,以提高夹套一侧的给热系数.为补充传热面的不足,也可在釜内部安装蛇管.夹套式换热器广泛用于反应过程的加热和冷却。 b.沉浸式蛇管换热器 这种换热器是将金属管弯绕成各种与容器相适应的形状,并沉浸在容器内的液体中.蛇管换热器的优点是结构简单,能承受高压,可用耐腐蚀材料制造；其缺点是容器内液体湍动程度低,管外给热系数小.为提高传热系数,容器内可安装搅拌器。 c.喷淋式换热器 这种换热器是将换热管成排地固定在钢架上，热流体在管内流动,冷却水从上方喷淋装置均匀淋下,故也称喷淋式冷却器.喷淋式换热器的管外是一层湍动程度较高的液膜,管外给热系数较沉浸式增大很多.另外,这种换热器大多放置在空气流通之处,冷却水的蒸发亦带走一部分热量,可起到降低冷却水温度,增大传热推动力的作用.因此,和沉浸式相比,喷淋式换热器的传热效果大有改善。 d.套管式换热器 套管式换热器是由直径不同的直管制成的同心套管,并由U形弯头连接而成.在这种换热器中,一种流体走管内,另一种流体走环隙,两者皆可得到较高的流速,故传热系数较大.另外,在套管换热器中,两种流体可为纯逆流,对数平均推动力较大。套管换热器结构简单,能承受高压,应用亦方便(可根据需要增减管段数目).特别是由于套管换热器同时具备传热系数大,传热推动力大及能够承受高压强的优点,在超高压生产过程(例如操作压力为3000大气压的高压聚乙烯生产过程)中所用的换热器几乎全部是套管式。 e.管壳式换热器 管壳式(又称列管式)换热器是最典型的间壁式换热器,它在工业上的应用有着悠久的历史,而且至今仍在所有换热器中占据主导地位。管壳式换热器主要有壳体、管束、管板和封头等部分组成,壳体多呈圆形,内部装有平行管束,管束两端固定于管板上。在管壳换热器内进行换热的两种流体,一种在管内流动,其行程称为管程；一种在管外流动,其行程称为壳程。管束的壁面即为传热面。为提
管壳式换热器简介及分类 概述 换热器是在具有不同温度的两种或两种以上流体之间传递热量的设备。在工业生产中，换热器的主要作用是使热量从温度较高的流体传递给温度较低的流体，使流体温度达到工艺流程规定的指标，以满足过程工艺条件的需要。换热器是化工、炼油、动力、食品、轻工、原子能、制药、航空以及其他许多工艺部门广泛使用的一种通用设备。在华工厂中，换热器的投资约占总投资的10%-20%；在炼油厂中该项投资约占总投资的35%-40%。 目前，在换热器中，应用最多的是管壳式换热器，他是工业过程热量传递中应用最为广泛的一种换热器。虽然管壳式换热器在结构紧凑型、传热强度和单位传热面的金属消耗量无法与板式或者是板翅式等紧凑换热器相比，但管壳式换热器适用的操作温度与压力范围较大，制造成本低，清洗方便，处理量大，工作可靠，长期以来人们已在其设计和加工方面积累了许多经验，建立了一整套程序，人么可以容易的查找到其他可靠设计及制造标准，而且方便的使用众多材料制造，设计成各种尺寸及形式，管壳式换热器往往成为人们的首选。 近年来，由于工艺要求、能源危机和环境保护等诸多因素，传热强化技术和换热器的现代研究、设计方法获得了飞速发展，设计人员已经开发出了多种新型换热器，以满足各行各业的需求。如为了适应加氢装置的高温高压工艺条件，螺纹锁紧环换热器、Ω密封环换热器、金属垫圈式换热器技术获得了快速发展，并在乙烯裂解、合成氨、聚合和天然气工业中大量应用，可达到承压35Mpa、承温700℃的工艺要求；为了回收石化、原子能、航天、化肥等领域使用燃气、合成气、烟气等所产生的大量余热，产生了各种结构和用途的废热锅炉，为了解决换热器日益大型化所带来的换热器尺度增大，震动破坏等问题，纵流壳程换热器得到飞速的发展和应用；纵流壳程换热器不仅提高了传热效果，也有效的克服了由于管束震动引起的换热器破坏现象。另外，各种新结构的换热器、高效重沸器、高效冷凝器、双壳程换热器等也大量涌现。 管壳式换热器按照不同形式的分类 工业换热器通常按以下诸方面来分类：结构、传热过程、传热面的紧凑程度、所用材料、
间壁式换热器的类型夹套式换热器 发布: 2010-3-17 18:59 | 作者: zhm | 来源: 承压设备博客 一、夹套式换热器 如图所示，为一夹套式换热器。这种换热器结构简单，即在反应器(或容和的外部筒体部分焊接或安装一夹套层，在夹套与器壁之间形成密闭的空间，成为一种流体的通道。 夹套式换热器主要用于反应器的加热或冷却。当蒸气进行加热时，蒸气由上部接管进入夹套，冷凝水由下部接管排出。如用冷却水进行冷却时，则由夹套下部接管进入，而由上部接管流出。由于夹套内部清洗比较困难，故一般用不易产生垢层的水蒸气、冷却水等作为载热体。这种换热器的传热系数较小，传热面又受到容器冷凝液的限制，因此适用于传热量不大的场合。为了提高其传热性能，可在容器内安装搅拌器，使容器内液体作强制对流。为了弥补传热面积的不足，还可在容器内加设蛇管等。当夹套内通冷却水时，可在夹套内加设挡板，这样既可使冷却水流向一定，又可使流速增大，以提高对流传热系数。 二、蛇管式换热器1.沉浸式蛇管换热器 如图所示，为一沉浸式蛇管换热器。蛇管多以金属管弯绕成窗口器的形状，沉浸在容器中的液体内。两种流体分别在管内、外流动进行热交换。
沉浸式蛇管换热器 这种换热器的优点是结构简单，价格低廉，便于防腐，能承受高压。其主要缺点是管外对流传热系数较小，因而传热系数K值也较小如在容器内加设搅拌器，则可提高传热系数。2.喷淋式蛇管换热器 喷淋式蛇管换热器 如图所示，它是用水作为喷淋冷却剂，以冷却管内的热流体，故常称为水冷器。冷却水从上面的水槽(或分布管)中淋下，沿蛇管表面下流，与管内的热流体进行热交换。这种设备通常放置在室外空气流通处，冷却水在外部汽化时，可带走部分热量，以提高冷却效果。它与沉浸式蛇管换热器相比，具有便于检修、清洗和传热效果较好等优点；其缺点是占地较大，喷淋不易均匀，耗水量大。 三、套管式换热器
第六节换热器 一、间壁式换热器的类型 按照换热面的形式，间壁式换热器主要有管式、板式和特殊形式三种类型。1．管式换热器 （1）蛇管式换热器 蛇管换热器又可分为沉浸式和喷淋式两种。 ①沉浸式换热器如图5-16a所示，是将蛇管沉浸在容器内，盘管内通入热流体，管外通过冷却水进行冷却或冷凝；或者用于加热或蒸发容器内的流体。 优点：结构简单，能承受高压，可用耐腐蚀材料制造，适用于传热量不太大的场合。缺点：管外对流传热系数小。为了提高其传热性能，可在容器内安装搅拌器，使器内液体作强制对流。 ②喷淋式换热器 5-17所示，主要用作冷却器。 优点：便于检修和清洗；缺点：喷洒不易均匀，体积庞大，占地面积大。 （2）套管式换热器如图5-18所示 （3）列管式换热器图5-20、图5-21、图5-2所示 ①固定管板式 一般来说，传热管与壳体的材质不同，在换热过程中由于两流体的温度不同，使管束和壳体的温度也不同，因此它们的热膨胀程度也有差别。若两流体的温度差较大，就可能由于过大的热应力而引起设备的变形，甚至弯曲或破裂。因此，当两流体的温度差超过50℃时，就应采取热补偿的措施。 ②具有补偿圈（或称膨胀节）的固定管板式换热器 这种补偿方法简单，但不宜应用于两流体温度差较大和壳程压力较高的场合。 ③U型管式换热器如图5-21所示 ④浮头式换热器如图5-22所示 列管换热器中，一般管内空间容易清洗，故不清洁和易结垢的流体走管内，还
有腐蚀性流体、高压流体和高温等流体走管内。但是，蒸汽、沸腾液体走壳方，对于这种场合壳方不需要挡板。 2．板式换热器 这类换热器一般不能承受高压和高温，但对于压力较低、温度不高或腐蚀性强而须用贵重材料的场合，各种板式换热器都显示出更大的优越性。 （1）夹套式换热器如图5-25所示。 （2）螺旋板式换热器图5-26所示， 3．特殊形式的换热器 （1）翅片式换热器 在传热面上加装翅片的措施不仅增大了传热面积，而且增强了流体的扰动程度，从而使传热过程强化。 翅片式换热器有翅片管式换热器和板翅式换热器两类。 ①翅片管式换热器如图5-27所示。 ②板翅式换热器如图5-29所示。 （2）热管换热器热管是一种新型换热元件。最简单的热管是在抽出不凝气体的金属管内充以某种工作液体，然后将两端封闭。如图5-31所示。 二、传热过程的强化途径 t 1．增大传热面积A 2．增大平均温度差均 3．增大传热系数K 要提高K值，就必须减小对流传热热阻、污垢热阻和管壁热阻。由于各项热阻所占比重不同，故应设法减小其中起控制作用的热阻。 根据对流传热过程分析，对流传热的热阻主要集中在靠近管壁的层流边界层上，减小层流边界层的厚度是减小对流传热热阻的主要途径，通常采用的措施有（1）提高流速（2）增强流体的人工扰动，强化流体的湍动程度。（3）防止结垢
换热器分类 一. 夹套式换热器 结构如图所示。夹套空间是加热介质和冷却介质的通路。这种换热器主要用于反应过程的加热或冷却。当用蒸汽进行加热时，蒸汽上部接管进入夹套，冷凝水由下部接管流出。作为冷却器时，冷却介质（如冷却水）由夹套下部接管进入，由上部接管流出。 夹套式换热器结构简单，但由于其加热面受 容器壁面限制，传热面较小，且传热系数不高。 二. 喷淋式换热器 喷淋式换热器的结构与操作如下图所示。这 种换热器多用作冷却器。热流体在管内自下而上流动，冷水由最上面的淋水管流 出，均匀地分布在蛇管上，并沿其表面呈膜状自上而下流下，最后流入水槽排出。喷淋式换热器常置于室外空气流通处。冷却水在空气中汽化亦 可带走部分热量，增强冷却效果。其优点是便于检修，传热效果较好。缺点是喷淋不易均匀。 三.套管式换热器
套管式换热器的基本部件由 直径不同的直管按同轴线相Array 暗幕 套组合而成。内管用180 Сざ任?～ 6m。若管子太长，管中间会向 下弯曲，使环隙中的流体分布 不均匀。 套管换热器的优点是构造简单，内管能耐高压，传热面积可根据需要增减，适当选择两管的管径，两流体皆可获得适宜的流速，且两流体可作严格逆流。其缺点是管间接头较多，接头处易泄漏，单位换热器体积具有的传热面积较小。故适用于流量不大、传热面积要求不大但压强要求较高的场合。 四.管壳式换热器 1.固定管板式 结构如图所示。管子两 端与管板的连接方式可 用焊接法或胀接法固 定。壳体则同管板焊接。 从而管束、管板与壳体 成为一个不可拆的整 体。这就是固定管板式 名称的由来。
折流板主要是圆缺形与盘环形两种，其结构如图所示。 操作时，管壁温度是由管程与壳程流体共同控制的，而壳壁温度只与壳程流体有关，与管程流体无关。管壁与壳壁温度不同，二者线膨胀不同，又因整体是固定结构，必产生热应力。热应力大时可能使管子压弯或把管子从管板处拉脱。所以当热、冷流体间温差超过50℃时应有减小热应力的措施，称“热补偿”。 固定管板式列管换热器常用“膨胀节”结构进行热补偿。图所示的为具有膨胀节的固定管板式换热器，即在壳体上焊接一个横断面带圆弧型的钢环。该膨胀节在受到换热器轴向应力时会发生形变，使壳 体伸缩，从而减小热应力。但这种补偿方式仍不适用于热、冷流体温差较大（大于70℃）的场合，且因膨胀节是承压薄弱处，壳程流体压强不宜超过6at 。 为更好地解决热应力问题，在固定管板式的基础上，又发展了浮头式和U 型管式列管换热器。 2.浮头式
一、什么是换热器？ 1、换热器的定义 换热器是将热流体的部分热量传递给冷流体，使流体温度达到工艺流程规定的指标的热量交换设备，又称热交换器。 2、功能 主要功能是保证工艺过程对介质所要求的特定温度，同时也是提高能源利用率、回收利用余热、废热和低位热能。 3、应用 换热器的应用^广泛，它是化工、炼油、动力、原子能、轻工、食品制药和机械制造等行业广泛使用的一种通用设备。换热器既可是一种单独的设备，如加热器、冷却器和凝汽器等；也可是某一工艺设备的组成部分，如氨合成塔内的热交换器。 二、换热器的各种分类 适用于不同介质、不同工况、不同温度、不同压力的换热器，结构型式也不同，换热器的具体分类如下： (1)换热器按传热原理分类 1、表面式换热器：表面式换热器是温度不同的两种流体在被壁面分开的空间里流动，通过壁面的导热和流体在壁表面对流，两种流体之间进行换热。表面式换热器有管壳式、套管式和其他型式的换热器。 2、蓄热式换热器：蓄热式换热器通过固体物质构成的蓄热体，把热量从高温流体传递给低温流体，热介质先通过加热固体物质达到一定温度
后，冷介质再通过固体物质被加热，使之达到热量传递的目的。蓄热式换热器有旋转式、阀门切换式等。 3、流体连接间接式换热器：流体连接间接式换热器，是把两个表面式换热器由在其中循环的热载体连接起来的换热器，热载体在高温流体换热器和低温流体之间循环，在高温流体接受热量，在低温流体换热器把热量释放给低温流体。 4、直接接触式换热器：直接接触式换热器是两种流体直接接触进行换热的设备，例如，冷水塔、气体冷凝器等。 （2）换热器按用途分类 1、加热器：加热器是把流体加热到必要的温度，但加热流体没有发生相的变化。 2、预热器：预热器预先加热流体，为工序操作提供标准的工艺参数。 3、过热器：过热器用于把流体（工艺气或蒸汽）加热到过热状态。 4、蒸发器：蒸发器用于加热流体，达到沸点以上温度，使其流体蒸发，一般有相的变化。 （3）按换热器的结构分类 可分为：浮头式换热器、固定管板式换热器、U形管板换热器、板式换热器等。
换热器种类及原理？各种换热器优缺点、原理图及适用场合 一、换热器种类及原理： 1、表面式换热器 表面式换热器是温度不同的两种流体在被壁面分开的空间里流动，通过壁面的导热和流体在壁表面对流，两种流体之间进行换热。表面式换热器有管壳式、套管式和其他型式的换热器。 2、蓄热式换热器 蓄热式换热器通过固体物质构成的蓄热体，把热量从高温流体传递给低温流体，热介质先通过加热固体物质达到一定温度后，冷介质再通过固体物质被加热，使之达到热量传递的目的。蓄热式换热器有旋转式、阀门切换式等。 3、流体连接间接式换热器 流体连接间接式换热器，是把两个表面式换热器由在其中循环的热载体连接起来的换热器，热载体在高温流体换热器和低温流体之间循环，在高温流体接受热量，在低温流体换热器把热量释放给低温流体。 4、直接接触式换热器 直接接触式换热器是两种流体直接接触进行换热的设备，例如，冷水塔、气体冷凝器等。 二、换热器优缺点、原理图及适用场合 1、表面式换热器：（间壁式换热器) （1）、管壳式换热器：优点：结构简单造价低、制造方便和内径小；缺 点：由于温差问题会引起管子弯曲造成泄漏、污垢清洗很困难、只适用 于温差小、单行程、压力不高以及结垢不严重的场合。
（2）、容积式换热器：优点：供水平稳、安全，易于清除污垢。主要用于热水供应系统。但其传热系数比壳管式换热器低得多。 （3）、板式换热器：优点：传热系数很高；缺点：水质不好形成水垢或污物沉积，都容易堵塞。在我国城镇集中供热系统中开始得到广泛应用。 （4）、螺旋板式换热器：与板式换热器相比，流通截面较宽，不易堵塞。 缺点：不能拆卸清洗、 2、蓄热式交换器：优点：结构紧凑、价格便宜、单位体积传热面积大，适用于气-气热交换。如回转式空气预热器。局限：若两种流体不允许混合，不能采用蓄热式换热器。
热交换器分类 一、按原理分类： 直接接触式换热器 这类换热器的主要工作原理是两种介质经接触而相互传递热量，实现传热，接触面积直接影响到传热量，这类换热器的介质通常一种是气体，另一种为液体，主要是以塔设备为主体的传热设备，但通常又涉及传质，故很难区分与塔器的关系，通常归口为塔式设备，电厂用凉水塔为最典型的直接接触式换热器。 蓄能式换热器(简称蓄能器)，这类换热器用量极少，原理是热介质先通过加热固体物质达到一定温度后，冷介质再通过固体物质被加热，使之到达传热量的目的。 间壁式换热器 这类换热器用量非常大，占总量的99%以上，原理是热介质通过金属或非金属将热量传递给冷介质，这类换热器我们通常称为管壳式、板式、板翅式或板壳式换热器。 二、按传热种类分类 1、无相变传热 一般分为加热器和冷却器。 2、有相变传热 一般分为冷凝器和重沸器。重沸器又分为釜式重沸器、虹吸式重沸器、再沸器、蒸发器、蒸汽发生器、废热锅炉。 三、按传热元件分类 1、管式传热元件: (1)浮头式换热器 (2)固定管板式换热器 (3)填料函式换热器 (4)U型管式换热器 (5)蛇管式换热器 (6)双壳程换热器 (7)单套管换热器 (8)多套管换热器 (9)外导流筒换热器 (10)折流杆式换热器 (11)热管式换热器 (12)插管式换热器 (13)滑动管板式换热器 2、板式传热元件 (1)螺旋板换热器 (2)板式换热器 (3)板翅式换热器 (4)板壳式换热器 (5)板式蒸发器
(6)板式冷凝器 (7)印刷电路板板换热器 四、非金属材料换热器分类 (1)石墨换热器 (2)氟塑料换热器 (3)陶瓷纤维复合材料换热器 (4)玻璃钢换热器 五、空冷式换热器分类 (1)干式空冷器 (2)湿式空冷器 (3)干湿联合空冷器 (4)电站空冷器 (5)表面蒸发式空冷器 (6)板式空冷器 (7)能量回收空冷器 (8)自然对流空冷器 (9)高压空冷器 (10)穿孔板换热器 六、按强化传热元件分类 (1)螺纹管换热器 (2)波纹管换热器 (3)异型管换热器 (4)表面多孔管换热器 (5)螺旋扁管换热器 (6)螺旋槽管板换热器 (7)环槽管换热器 (8)纵槽管换热器 (9)螺旋绕管式换热器 (11)T型翅片管换热器 (12)新结构高效换热器 (13)内插物换热器 (14)锯齿管换热器 换热器的种类繁多，还有按管箱等分类，各种换热器各自使用与某一种工况，为此应根据介质、温度、压力、使用场合不同选择不同种类的换热器，扬长避短，使之带来更大的经济效益。
换热器选型详解 各种类型的换热器作为工艺过程必不可少的设备，如何根据不同的工艺生产流程和生产规模，设计出投资省、能耗低、传热效率高、维修方便的换热器是一项非常重要的工作。 换热器分类 按工艺功能分类 冷却器、加热器、再沸器、冷凝器、蒸发器、过热器、废热锅炉等。 按传热方式和结构分类 间壁传递热量式和直接接触传递热量式，其中间壁传热式又分为管壳式、板式、管式、液膜式等其他形式的换热器。 从工艺功能选择换热器 冷却器 间壁式冷却器 ☆当传热量大时，可以选择传热面积和传热系数较大的板式换热器比较经济，但是板式换热器的使用温度一般不大于150℃，压降较大。 ☆对于压降和温度压力较高的情况，选用管壳式换热器较为合理。
☆板翅式换热器由于翅片的作用，适用于气体物料的冷却，其使用温度一般也小于150℃。 ☆空冷器适用于高温高压的工艺条件，其热物流出口温度要求比设计温度高15~20℃。 直接接触式冷却器 ☆适用于需要急速降低工艺物料的温度、伴随有吸收或除尘的工艺物料的冷却、大量热水的冷却和大量水蒸气的冷凝冷却等工况。 加热器 高温情况:当温度要求高达500℃以上时可选用蓄热式或直接火电加热等方式。 中温情况:对于150~300℃工况一般采用有机载热体作为加热介质。分为液相和气相两种。 低温情况:当温度小于150℃时首先考虑选用管壳式换热器，只有工艺物料的特性或者工艺条件特殊时，才考虑其他形式，例如热敏性物料加热多采用降膜式或波纹板式换热器。 再沸器
图1 四种再沸器类型 多采用管壳式换热器，分为强制循环式、热虹吸式和釜式再沸器三种。其设计温差一般选用20~50℃，单程蒸发率一般为10%~30%。
换热器类型和结构 内容 1、换热器的定义 换热器是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，即在一个大的密闭容器内装上水或其他介质，而在容器内有管道穿过。让热水从管道内流过。由于管道内热水和容器内冷热水的温度差，会形成热交换，也就是初中物理的热平衡，高温物体的热量总是向低温物体传递，这样就把管道里水的热量交换给了容器内的冷水，换热器又称热交换器。 2、换热器的分类与结构 换热器按用途分类可以分为：冷却器、冷凝器、加热器、换热器、再沸器、蒸气发生器、废热(或余热)锅炉。 按换热方式可以分为：直接接触式换热器（又叫混合式换热器）、蓄热式换热器和间壁式换热器。 下面主要介绍一下按换热方式分类的换热器： 1)直接接触式换热器 直接接触式交换器是依靠冷、热流体直接接触而进行传热的，这种传热方式避免了传热间壁及其两侧的污垢热阻，只要流体间的接触情况良好，就有较大的传热速率。故凡允许流体相互混合的场合，都可以采用混合式热交换器，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。常用的混合式换热器有：冷却塔、气体洗涤塔、喷射式换热器和混合式冷凝器。
2)蓄热式换热器 蓄热式换热器用于进行蓄热式换热的设备。内装固体填充物，用以贮蓄热量。一般用耐火砖等砌成火格子（有时用金属波形带等）。换热分两个阶段进行。第一阶段，热气体通过火格子，将热量传给火格子而贮蓄起来。第二阶段，冷气体通过火格子，接受火格子所储蓄的热量而被加热。这两个阶段交替进行。通常用两个蓄热器交替使用，即当热气体进入一器时，冷气体进入另一器。常用于冶金工业，如炼钢平炉的蓄热室。也用于化学工业，如煤气炉中的空气预热器或燃烧室，人造石油厂中的蓄热式裂化炉。 3)间壁式换热器 此类换热器中，冷热俩流体间用一金属隔开，以便俩种流体不相混合而进行热量传递。在化工生产中冷热流体经常不能直接接触，故而间壁式换热器是最常用的一种换热器。下面主要介绍一下间壁式换热器的分类： a)夹套式换热器 由容器外壁安装夹套制成。（如图所示）
换热器的分类 ?按用途分类： 加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器 ?按冷热流体热量交换方式分类： 混合式、蓄热式和间壁式 ?主要内容： 1. 根据工艺要求，选择适当的换热器类型； 2. 通过计算选择合适的换热器规格。 间壁式换热器的类型 一、夹套换热器 ?结构：夹套式换热器主要用于反应过程的加热或冷却，是在容器外壁安装夹套制成。 ?优点：结构简单。 ?缺点：传热面受容器壁面限制，传热系数小。为提高传热系数且使釜内液体受热均匀，可在釜内安装搅拌器。也可在釜内安装蛇管。 二、沉浸式蛇管换热器 ?结构：这种换热器多以金属管子绕成，或制成各种与容器相适应的情况，并沉浸在容器内的液体中。 ?优点：结构简单，便于防腐，能承受高压。 ?缺点：由于容器体积比管子的体积大得多,因此管外流体的表面传热系数较小。
三、喷淋式换热器 ?结构：冷却水从最上面的管子的喷淋装置中淋下来，沿管表面流下来，被冷却的流体从最上面的管子流入，从最下面的管子流出，与外面的冷却水进行换热。在下流过程中，冷却水可收集再进行重新分配。 ?优点：结构简单、造价便宜，能耐高压，便于检修、清洗，传热效果好 ?缺点：冷却水喷淋不易均匀而影响传热效果，只能安装在室外。 ?用途：用于冷却或冷凝管内液体。 四、套管式换热器
?结构：由不同直径组成的同心套管，可根据换热要求，将几段套管用U形管连接，目的增加传热面积；冷热流体可以逆流或并流。 ?优点：结构简单，加工方便，能耐高压，传热系数较大，能保持完全逆流使平均对数温差最大，可增减管段数量应用方便。 ?缺点：结构不紧凑，金属消耗量大，接头多而易漏，占地较大。 ?用途：广泛用于超高压生产过程，可用于流量不大，所需传热面积不多的场合。 五、列管式换热器 列管式换热器又称为管壳式换热器，是最典型的间壁式换热器，历史悠久，占据主导作用。 ?优点：单位体积设备所能提供的传热面积大，传热效果好，结构坚固，可选用的结构材料范围宽广，操作弹性大，大型装置中普遍采用。 ?结构：壳体、管束、管板、折流挡板和封头。一种流体在管内流动，其行程称 特点：结构简单，成本低，壳程检修和清洗困难，壳程必须是清洁、不易产生垢层和腐蚀的介质。 （2）浮头式
间壁式换热器的类型 间壁式换热器的特点是冷、热两流体被固体壁面隔开，不相混合，通过间壁进行热量的交换。此类换热器中，以列管式应用最广，本节将作重点介绍。其它常用的间壁式换热器简介如下： 一、管式换热器 (一)蛇管式换热器 蛇管式换热器可分为两类。 1)沉浸式蛇管换热器蛇管多用金属管子弯制而成，或制成适应容器要求的形状，沉浸在容器中。两种流体分别在蛇管内、外流动而进行热量交换。几种常用的蛇管形式如图4—40所示。 这种蛇管换热器的优点是结构简单，价格低廉，便于防腐蚀，能承受高压。主要缺点是由于容器的体积较蛇管的体积大得多，故管外流体的 较小，因而总传热系数K值也较小。若在容器内增设搅拌器或减小管外空间，则可提高传热系数。 2）喷淋式换热器喷淋式换热器如图4-41所示。它多用作冷却器。固定在支架上的蛇管排列在同一垂直面上，热流体在管内流动，自下部的管进入，由上部的管流出。冷水由最上面的多孔分布管(淋水管)流下，分布在蛇管上，并沿其两侧下降至下面的管子表面，最后流入水槽而排出。冷水在各管表面上流过时，与管内流体进行热交换。这种设备常放置在室外空气流通处，冷却水在空气中汽化时可带走部分热量，以提高冷却效果。它和沉浸式蛇管换热器相比，还具有便于检修和清洗、传热效果也较好等优点，其缺点是喷淋不易均匀。 图4-40 蛇管的形状
图4-41 喷淋式换热器 1-弯管 2-循环泵 3-控制阀 在沉浸式换热器的容器内，流体常处于不流动的动态，因此在某瞬间容器内各处的温度基本相同，而经过一段时间后，流体的温度由初温t1变为终温t2，故属于非定态传热过程。 (二)套管式换热器 套管式换热器系用管件将两种尺寸不同的标准管连接成为同心圆的套管，然后用180°的回弯管将多段套管串联而成，如图4-42所示。每一段套管称为一程，程数可根据传热要求而增减。每程的有效长度为4～6m，若管子太长，管中间会向下弯曲，使环形中的流体分布不均匀。 套管换热器的优点为：构造简单；能耐高压；传热面积可根据需要而增减；适当地选择管内、外径，可使流体的流速较大；且双方的流体作严格的逆流，都有利于传热。其缺点为：管间接头较多，易发生泄漏；单位长度具有传热面积较小。在需要传热面积不太大且要求压强较高或传热效果较好时，宜采用套管式换热器。 图4—42 套管式换热器 (三)列管式换热器 列管换热器是目前化工生产中应用最广泛的传热设备。与前述的各种换热器相比，主要优点是单位体积所具有的传热面积较大以及传热效果较好；此外，结构简单，制造的材料范围较广，操作弹性也较大等，因此在高温、高压和大型装置上多采用列管式换热器。
间壁式换热器的研究与应用 摘要：换热器是化工、石油、动力、食品及其它许多工业部门的通用设备，在生产中占有重要地位。在化工生产中换热器可作为加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器等，应用更加广泛。由于生产规模、物料性质、传热要求等各不相同，换热器种类很多，但根据冷、热流体热量交换的原理和方式基本上可分三大类即：间壁式、混合式和蓄热式。在三类换热器中，间壁式换热器应用最多。本文主要从间壁式换热器的类型、原理、传热强化等方面的阐述，对间壁式换热器加以了解。 Heat exchanger is chemical, petroleum, power, food and other general equipment, many industrial department occupies an important position in the production process. Heat exchanger in chemical industry production can be used as a heater, cooler, condenser, evaporator and reboiler, application more widely. Due to the scale of production, material properties, heat transfer requirements each are not identical, such as heat exchanger is a lot of more phyletic, but according to the cold and hot fluid principle and the method of heat exchange basically can be divided into three categories namely: wall, between hybrid and regenerative. In the three kinds of heat exchanger, most recuperative heat exchanger applications. This article mainly from the types, principle of recuperative heat exchanger and heat transfer strengthen, try to understand to recuperative heat exchanger. 关键词：类型、原理、传热强化 1.综述 间壁式换热器特点间壁式换热器的特点是冷，热两流体被一层固体壁面（管或板）隔开，不相混合，通过间壁进行热交换。间壁式换热器的类型板很多。间壁式换热器可以完成工艺流体之间的热量交换，也可以采用加热剂加热物料或利用冷却剂冷却物料。 2.间壁式换热器的类型 夹套式换热器在容器外壁安装夹套制成,结构简单;但其加热面受容器壁面限制,传热系数也不高.为提高传热系数且使釜内液体受热均匀,可在釜内安装搅拌器.当夹套中通入冷却水或无相变的加热剂时,亦可在夹套中设置螺旋隔板或其它增加湍动的措施,以提高夹套一侧的给热系数.为补充传热面的不足,也可在釜内部安装蛇管夹套式换热器广泛用于反应过程的加热和冷却. 沉浸式蛇管换热器将金属管弯绕成各种与容器相适应的形状,并沉浸在容器内的液体中.蛇管换热器的优点是结构简单,能承受高压,可用耐腐蚀材料制造;其缺点是容器内液体湍动程度低,管外给热系数小.为提高传热系数,容器内可安装搅拌器. 喷淋式换热器将换热管成排地固定在钢架上，热流体在管内流动,冷却水从上方喷淋装置均匀淋下,故也称喷淋式冷却器.喷淋式换热器的管外是一层湍
换热器的形式与优缺点 一．换热器的概念 换热器是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，又称热交换器。换热器是化工,石油,动力,食品及其它许多工业部门的通用设备,在生产中占有重要地位.在化工生产中换热器可作为加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器等,应用更加广泛。换热设备因其用途不同，类型繁多，性能不一，但均可归结为管壳式结构和板式结构两大类。 二．换热器的工作原理 换热器是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，即在一个大的密闭容器内装上水或其他介质，而在容器内有管道穿过。让热水从管道内流过。由于管道内热水和容器内冷热水的温度差，会形成热交换，也就是初中物理的热平衡，高温物体的热量总是向低温物体传递，这样就把管道里水的热量交换给了容器内的冷水，换热器又称热交换器。 三. 机械结构形式 换热器的分类良多，可以按传热原理、结构和用途等进行分类，按其结构分类主要有管壳式和板式两种。 根据冷、热流体热量交换的原理和方式基本上可分三大类即：间壁式、混合式和蓄热式。 1、间壁式换热器的类型 夹套式换热器这种换热器是在容器外壁安装夹套制成,结构简单;但其加热面受容器壁面限制,传热系数也不高.为提高传热系数且使釜内液体受热均匀,可在釜内安装搅拌器.当夹套中通入冷却水或无相变的加热剂时,亦可在夹套中设置螺旋隔板或其它增加湍动的措施,以提高夹套一侧的给热系数.为补充传热面的不足,也可在釜内部安装蛇管. 夹套式换热器广泛用于反应过程的加热和冷却。 沉浸式蛇管换热器这种换热器是将金属管弯绕成各种与容器相适应的形状,并沉浸在容器内的液体中.蛇管换热器的优点是结构简单,能承受高压,可用耐腐蚀材料制造;其缺点是容器内液体湍动程度低,管外给热系数小.为提高传 热系数,容器内可安装搅拌器。 喷淋式换热器这种换热器是将换热管成排地固定在钢架上，热流体在管内流动,冷却水从上方喷淋装置均匀淋下,故也称喷淋式冷却器.喷淋式换热器的管外是一层湍动程度较高的液膜,管外给热系数较沉浸式增大很多.另外,这种换热器大多放置在空气流通之处,冷却水的蒸发亦带走一部分热量,可起到降低冷却水温度,增大传热推动力的作用.因此,和沉浸式相比,喷淋式换热器的传热效果大有改善。 套管式换热器套管式换热器是由直径不同的直管制成的同心套管,并由U 形弯头连接而成.在这种换热器中,一种流体走管内,另一种流体走环隙,两者皆可得到较高的流速,故传热系数较大.另外,在套管换热器中,两种流体可为纯逆流,对数平均推动力较大。套管换热器结构简单,能承受高压,应用亦方便(可根据需要增减管段数目). 特别是由于套管换热器同时具备传热系数大,传热推动力大及能够承受高压强的优点,在超高压生产过程(例如操作压力为3000大气压的高压聚乙烯生产过程)中所用的换热器几乎全部是套管式。
换热器种类及原理？各种换热器优缺点、原理图及适用场合一、换热器种类及原理：、表面式换热器1表面式换热器是温度不同的两种流体在被壁面分开的空间里流动，通过壁面的导热和流体在壁表面对流，两种流体之间进行换热。表面式换热器有管壳式、套管式和其他型式的换热器。、蓄热式换热器2蓄热式换热器通过固体物质构成的蓄热体，把热量从高温流体传递给低温流体，热介质先通过加热固体物质达到一定温度后，冷介质再通过固体物质被加热，使之达到热量传递的目的。蓄热式换热器有旋转式、阀门切换式等。 3、流体连接间接式换热器 流体连接间接式换热器，是把两个表面式换热器由在其中循环的热载体连接起来的换热器，热载体在高温流体换热器和低温流体之间循环，在高温流体接受热量，在低温流体换热器把热量释放给低温流体。 4、直接接触式换热器 直接接触式换热器是两种流体直接接触进行换热的设备，例如，冷水塔、气体冷凝器等。 二、换热器优缺点、原理图及适用场合 1、表面式换热器：（间壁式换热器) （1）、管壳式换热器：优点：结构简单造价低、制造方便和内径小；缺点：由于温差问题会引起管子弯曲造成泄漏、污垢清洗很困难、只适用于温差小、单行程、压力不高以及结垢不严重的场 合。． （2）、容积式换热器：优点：供水平稳、安全，易于清除污垢。主要用于热水供应系统。但其传热系数比壳管式换热器低得多。 （3）、板式换热器：优点：传热系数很高；缺点：水质不好形成水垢或污物沉积，都容易堵塞。在我国城镇集中供热系统中开始得到广泛应用。 （4）、螺旋板式换热器：与板式换热器相比，流通截面较宽，不易堵塞。缺点：不能拆卸清洗、 2、蓄热式交换器：优点：结构紧凑、价格便宜、单位体积传热面积大，适用于气-气热交换。如回转式空气预热器。局限：若两种流体不允许混合，不能采用蓄热式换热 器。．
换热器的分类 换热器是化工,石油,动力,食品及其它许多工业部门的通用设备,在生产中占有重要地位.在化工生产中换热器可作为加热器,冷却器,冷凝器,蒸发器和再沸器等,应用更加广泛. 换热器是指两种不同温度的流体进行热量交换的设备。换热器作为传热设备被广泛用于耗能用量大的领域。随着节能技术的飞速发展，换热器的种类越来越多。适用于不同介质、不同工况、不同温度、不同压力的换热器，结构型式也不同，换热器的具体分类如下： 1.根据冷,热流体热量交换的原理和方式基本上可分三大类,即间壁式,混合式和蓄热式.在三类换热器中,间壁式换热器应用最多,： 1.1间壁式换热器的类型 1.1.1 夹套式换热器这种换热器是在容器外壁安装夹套制成,结构简单;但其加热面受容器壁面限制,传热系数也不高.为提高传热系数且使釜内液体受热均匀,可在釜内安装搅拌器.当夹套中通入冷却水或无相变的加热剂时,亦可在夹套中设置螺旋隔板或其它增加湍动的措施,以提高夹套一侧的给热系数.为补充传热面的不足,也可在釜内部安装蛇管. 夹套式换热器广泛用于反应过程的加热和冷却. 1.1.2沉浸式蛇管换热器这种换热器是将金属管弯绕成各种与容器相适应的形状,并沉浸在容器内的液体中.蛇管换热器的优点是结构简单,能承受高压,可用耐腐蚀材料制造;其缺点是容器内液体湍动程度低,管外给热系数小.为提高传热系数,容器内可安装搅拌器. 1.1.3 喷淋式换热器这种换热器是将换热管成排地固定在钢架上，热流体在管内流动,冷却水从上方喷淋装置均匀淋下,故也称喷淋式冷却器.喷淋式换热器的管外是一层湍动程度较高的液膜,管外给热系数较沉浸式增大很多.另外,这种换热器大多放置在空气流通之处,冷却水的蒸发亦带走一部分热量,可起到降低冷却水温度,增大传热推动力的作用.因此,和沉浸式相比,喷淋式换热器的传热效果大有改善. 1.1.4套管式换热器套管式换热器是由直径不同的直管制成的同心套管,并由U形弯头连接而成.在这种换热器中,一种流体走管内,另一种流体走环隙,两者皆可得到较高的流速,故传热系数较大.另外,在套管换热器中,两种流体可为纯逆流,对数平均推动力较大. 套管换热器结构简单,能承受高压,应用亦方便(可根据需要增减管段数目). 特别是由于套管换热器同时具备传热系数大,传热推动力大及能够承受高压强的优点,在超高压生产过程(例如操作压力为3000大气压的高压聚乙烯生产过程)中所用的换热器几乎全部是套管式. 1.1.5管壳式换热器管壳式(又称列管式) 换热器是最典型的间壁式换热器,它在工业上的应用有着悠久的历史,而且至今仍在所有换热器中占据主导地位. 管壳式换热器主要有壳体,管束,管板和封头等部分组成,壳体多呈圆形,内部装有平行管束,管束两端固定于管板上.在管壳换热器内进行换热的两种流体,一种在管内流动,其行程称为管程;一种在管外流动,其行程称为壳程.管束的壁面即为传热面. 为提高管外流体给热系数,通常在壳体内安装一定数量的横向折流档板.折流档板不仅可防止流体短路,增加流体速度,还迫使流体按规定路径多次错流通过管束,使湍动程度大为增加.常用的档板有圆缺形和圆盘形两种,前者应用更为广泛. 流体在管内每通过管束一次称为一个管程,每通过壳体一次称为一个壳程.为提高管内流体的速度,可在两端封头内设置适当隔板,将全部管子平均分隔成若干组.这样,流体可每次只通过部分管子而往返管束多次,称为多管程.同样,为提高管外流速,可在壳体内安装纵向档板使流体多次通过壳体空间,称多壳程.在管壳式换热器内,由于管内外流体温度不同,壳体和管束的温度也不同.如两者温差很大, 换热器内部将出现很大的热应力,可能使管子弯曲,断裂或从管板上松脱.因此,当管束和壳体温度差超过50℃时,应采取适当的温差补偿措施,消除或减小热应力. 1.2混合式换热器 混合式热交换器是依靠冷、热流体直接接触而进行传热的，这种传热方式避免了传热间壁及
在暖通空调等许多工程应用中，经常需要在系统和它的周围环境之间或在同一系统的不同部分之间传递热量和质量，这种以在两种流体之间传递热量和质量为基本目的的设备称为热质交换设备。在热质交换设备中，有时仅有热量的传递，有时是热量传递和质量传递同时发生。前面在绪论中，对建筑环境与设备工程专业中常见的热质交换设备的分类和简单的特点进行了介绍，本章将讨论各类热质交换设备的构造原理和热工计算的基本方法，并简要介绍其性能评价和优化设计等相关内容。 间壁式换热器种类很多，从构造上主要可分为；管壳式、肋片管式、板式、板翘式、螺旋板式等，其中以前三种用得最为广泛。 不论是哪种型式的间壁式换热器，其结构在传热学教材中均有详细介绍；由于奉课程主要涉及热质交换同时发生时的传递过程，所以传热学教材中仅牵涉到显热交换的一般换热器，此处不再介绍了。 需要说明的是，用于显热交换的间壁式换热器，也可用于既有显热交换又有潜热交换的场合，只是考虑到换热设备两端流体的不同，使用的间壁式换热器种类和型式有所不同，例如，空调工程中处理空气的表冷器，其两侧的流体通常是冷冻水或制冷剂和湿空气，由于两者的换热系数不同，所以根据换热器的强化方法，一般在空气侧加装各种形式的肋片， 将铜带或钢带用绕片机紧紧地缠绕在管于上，制成了皱褶式绕片管；皱褶的存在既增加了肋片与管子间的接触面积，又增加了空气流过时的扰动性，因而能提高传热系数。但是，皱褶的存在也增加了空气阻力，而且容易积灰，不便清理；为了消除肋片与管子接触处的间隙，可将这种换热器浸镀锌、锡；浸镀锌、锡还能防止金属生锈。 有的绕片管不带皱褶，它们是用延展性好的铝带绕成。 将事先冲好管孔的肋片与管束连在一起，经过胀管之后制成的是串片管。 用轧片机在光滑的铜管或铝管的外表面上直接轧出肋片，便制成了轧片管。由于轧片管的肋片和管子是—个整体，没有缝隙，所以传热性能更好；但是，轧片管的肋片不能太高，管壁不能太薄。 除此之外，使用在多工位连续冲床上经多次冲压、拉伸、翻边、再翻边的方法，可得到二次翻边肋片所示。用这种肋片制成的换热器有更好的传热效果。 此外，为了进一步提高传热性能，增加气流的扰动性以提高外表面换热系数，近年来还发展了其它的肋片片型，如波纹型片、条缝型片、百叶缝型片和针刺型片等。研究表明，采用上述措施后，可使空调工程中所用的表冷器的传热系数提高10％～70％。