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。
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。
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
产部门中。
按照用途的不同，可将混合式热交换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，目前在一般建筑中，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。
3.蓄热式换热器
换热器特性与用途及优缺点评析 换热器 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。 英语翻译：heat exchanger 换热器是实现化工生产过程中热量交换和传递不可缺少的设备。在热量交换中常有一些腐蚀性、氧化性很强的物料，因此，要求制造换热器的材料具有抗强腐蚀性能。换热器的分类比较广泛：反应釜压力容器冷凝器反应锅螺旋板式换热器波纹管换热器列管换热器板式换热器螺旋板换热器管壳式换热器容积式换热器浮头式换热器管式换热器热管换热器汽水换热器换热机组石墨换热器空气换热器钛换热器换热设备，要求制造换热器的材料具有抗强腐蚀性能。它可以用石墨、陶瓷、玻璃等非金属材料以及不锈钢、钛、钽、锆等金属材料制成。但是用石墨、陶瓷、玻璃等材料制成的有易碎、体积大、导热差等缺点，用钛、钽、锆等稀有金属制成的换热器价格过于昂贵，不锈钢则难耐许多腐蚀性介质，并产生晶间腐蚀。 换热器在石油、化工、轻工、制药、能源等工业生产中，常常需要把低温流体加热或者把高温流体冷却，把液体汽化成蒸汽或者把蒸汽冷凝成液体。这些过程均和热量传递有着密切联系，因而均可以通过换热器来完成。 随着经济的发展，各种不同型式和种类的换热器发展很快，新结构、新材料的换热器不断涌现。为了适应发展的需要，我国对某些种类的换热器已经建立了标准，形成了系列。完善的换热器在设计或选型时应满足以下基本要求： （1）合理地实现所规定的工艺条件； （2）结构安全可靠； （3）便于制造、安装、操作和维修； （4）经济上合理。 浮头式换热器的一端管板与壳体固定，而另一端的管板可在壳体内自由浮动，壳体和管束对膨胀是自由的，故当两张介质的温差较大时，管束和壳体之间不产生温差应力。浮头端设计成可拆结构，使管束能容易的插入或抽出壳体。（也可设计成不可拆的）。这样为检修、清洗提供了方便。但该换热器结构较复杂，而且浮动端小盖在操作时无法知道泄露情况。因此在安装时要特别注意其密封。 浮头换热器的浮头部分结构，按不同的要求可设计成各种形式，除必须考虑管束能在设备内自由移动外，还必须考虑到浮头部分的检修、安装和清洗的方便。 在设计时必须考虑浮头管板的外径Do。该外径应小于壳体内径Di，一般推荐浮头管板与壳体内壁的间隙b1=3~5mm。这样，当浮头出的钩圈拆除后，即可将管束从壳体内抽出。
换热器清洗方式优缺点对比 换热器（热交换器）是工业生产领域中应用十分广泛的热量交换设备，包括石油、化工、工业制冷、水泥、制盐、冶金、生物制药、造纸等工业领域。 然而工业换热器普遍存在换热效率不足的问题。换热器使用一段时间就会在管壁上结一层垢，据研究表示，0.1mm厚的污垢的热阻可以让1mm厚的换热管的导热热阻忽略不计。如此低的传热效率，使得管式换热器长期处于低效率的运行状态，随着换热技术的发展，污垢已经成为强化换热的主要障碍，需要定期对换热器进行清洗。 目前换热器清洗的方式主要分为物理清洗、人工清洗和化学清洗三种方法，下面来分析下各种清洗方法的优缺点。 1、物理清洗 主要包括胶球清洗、管刷清洗、超声波清洗等。 （1）胶球清洗：即在冷却水循环管路里投放表面粗糙的胶球，利用胶球与管壁间的摩擦实现清洗换热管。目前胶球清洗方法是最常用最普遍的清洗方法，但此方法并不能有效清洗到所有管道，只能对部分水力特性较好的换热管道进行清洗，同时对金属碳酸盐等硬垢去除效果不佳，随着时间推移，污垢仍然会在管壁累积。此外，胶球清洗系统要求投放数量较多的胶球，但胶球回收率低，部分电厂需要人工投球收球，统计收球率，导致了运行成本及人工成本的升高。 （2）管刷清洗：在每根换热管内都安装一个毛刷，利用反冲向原理，改变冷凝管道内的水向，推动毛刷低速前进清洗。与胶球清洗一样，其缺点也是硬垢去除效果不佳，且管刷清洗的成本更高。 （3）超声波清洗：利用超声波产生的强烈空化作用及振动将工件表面的污垢剥离脱落,同时还可将油脂性的污物分解、乳化。其缺点是需要选择合适的超声波功率和频率大小以及清洗液的温度，费用高昂，还需长期案例验证。 2、人工清洗 主要是采用高压水射流进行换热器清洗。该方法对泥沙等软垢有较好的去除效果，但对硬垢去除效果不佳，同时必须停机清洗，不仅会造成一定的停机损失，此外无法及时清除换热器内的积垢。 3、化学清洗 即在冷却水循环管路内投放盐酸、缓蚀阻垢剂和杀菌灭藻剂以及粘泥剥离剂等化学药剂清洗积垢。这种方法进行换热器清洗效果较好，但存在两点问题：首先，化学清洗频繁使用后，会腐蚀换热管，降低设备的使用寿命，存在安全隐患。其次，化学清洗方法运行成本高，污染环境。
人们通过科学研究和生产实践，对板式换热器的特点有了深刻的了解，并总结出一系列优缺点。这些优缺点，通常是和管壳式换热器加以比较的，归纳如下。 （一）优点 1. 传热系数高 管壳式换热器的结构，从强度方面看是很好的，但从换热角度看不甚理想，因为流体在壳程中流动时存在着折流板—壳体、折流体—换热管、管束—壳体之间的旁路。通过这些旁路的流体，没有充分参与换热。而板式换热器，不存在旁路，而且板片的波纹能使流体在较小的流速下产生湍流。所以板式换热器有较高的传热系数，一般认为是管壳式换热器的3~5 倍。 完成同一换热任务，采用管壳式换热器和采用板式换热器的比较；板式换热器的换热面积仅为管壳式换热面积的1/3?1/4。 2. 对数平均温差大 在管壳式换热器中，两种流体分别在壳程和管程内流动，总体上是错流的流动方式。如果进一步地分析，壳程为混合流动，管程是多股流动，所以对数平均温差都应采用修正系数。修正系数通常较小。流体在板式换热器内的流动，总体上是并流或逆流的流动方式，其温差修正系数一般大于，通常为. 3. 占地面积小 板式换热器结构紧凑，单位体积内的换热面积为管壳式换热器的2~5 倍，也不象管壳式 换热器那样要预留抽出管束的检修场地（除非吊出安装位置进行检修），因此实现同样的换
热任务时，板式换热器的占地面积约为管壳式换热器的1/5 ?1/10. 4. 重量轻 板式换热器的板片厚度仅为, 管壳式板式换热器的换热管厚度为?；管壳式换热器的壳体比板式换热器的框架重得多。在完成同样换热任务的情况下，板式换热器所需的换热面积比管壳式换热器的小，这就意味中板式换热器的重量轻，一般来说仅为管壳式换热器的1/5左右。 5.价格低 60 年代中期，弗兰克对用各种材料制造管壳式换热器和板式换热器的成本进行了比较，得到单位换热面积造价—换热面积（一台的）关系曲线。从曲线所示可见，若以不锈钢为材料，板式换热器的价格低于管壳式换热器 6.末端温差小 管壳式换热器在壳程中流动的流体和换热面交错并绕流，还存在旁流。而板式换热器的冷、热流体在板式换热器内的流动平行于换热面，且无旁流；这样使得板式换热器的末端温差很小，对于水一水换热可以低于1C,而管壳式换热器大约为5 C .这对于回收低温位的热 能是很有利的。 7、污垢系数低 板式换热器的污垢系数比管壳式换热器的污垢系数小很多，其原因是流体的剧烈湍流，杂质不易沉积；板间通道的流通死区小；不锈钢制造的换热面光滑、且腐蚀附着物少；以及清洗容易。板式换热器和管壳式换热器的污垢系数比较如下表。
常见换热器优缺点及适用范围 浮头换热器 结构：两端管板中只有一端与壳体固定，另一端可相对壳体自由移动，称为浮头。浮头由浮头管板，钩圈和浮头盖组成，是可拆连接，管束可从壳体中抽出。 管束与壳体的热变形互不约束，不会产生热应力。 优点：可抽式管束，当换热管为正方形或转角正方形排列时，管束可抽出进行机械清洗，适用于易结垢及堵塞的工况。一端可自由浮动，无需考虑温差应力，可用于大温差场合。 缺点：结构复杂，造价高，设备笨重，材料消耗大。浮头端结构复杂影响排管数。浮头密封面在操作时，易产生内漏。 适用范围：适用于壳体和管束之间壁温差较大或壳程介质易结垢的场合。 浮头换热器在炼油行业或乙烯行业中应用较多，由于内浮头结构限制了使用压力和温度一般情况Pmax≤6.4MPa,Tmax≤400℃。 固定管板换热器 结构：管束连接在管板上，管板与壳体相焊。 优点：结构简单紧促，能承受较高压力，造价低，管程清洗方便，管子损坏时方便堵管或更换。排管数比U 形管换热器多。 缺点：管束与壳体的壁温或材料的线胀系数相差较大时，壳体和管束中将产生较
大热应力，为此应需要设置柔性元件（如膨胀节）。不能抽芯无法进行机械清洗。不能更换管束，维修成本较高。 适用范围：壳程侧介质清洁不易结垢，不能进行清洗，管程与壳程两侧温差不大或温差较大但壳侧压力不高的场合。 管壳式换热器的管子是换热器的基本构件，它为在管内流过一种流体和穿越管外的另一种流体之间提供传热面。根据两侧流体的性质决定管子材料，将具有腐蚀性，水质差的海水放在管内流动，水质较好的除盐水放在管子外壳侧，这样管子只需采用耐海水腐蚀的钛管，同时清洗污垢较为方便，管径从传热流体力学角度考虑，在给定壳体内使用小直径管子，可以得到更大的表面密度 但大多数流体会在管子表面上沉积污垢层，尤其管内冷却水水质较差，泥沙和污物及海生物的存在，都可能会在管壁上形成沉积物，将传热恶化并使定期的清洗工作成为必要，管子清洗限制管径最小约为20 mm，钛管一般采Φ25 mm，对给定的流体，污垢形成主要受管壁温度和流速的影响，为得到合理的维修周期，管内侧水的流速应在2 m／s左右（视允许压降的要求）。由于一般冷却水选用海水、河水等，较易引起结垢，对管壳式换热器，应根据水质含沙量情况需设置胶球清洗装置进行定期清洗。 管壳式换热器的结垢 换热器操作一段时间后,如果管壁结垢严重,则传热能力下降,换热介质出口温度达不到设计工艺参数要求;污垢将管内径变小;流速相应增大;压力损失增加。这时,可通过检查流量、压力和温度等操作记录来判定结垢情况。 管壳式换热器的腐蚀和磨损 换热介质、污垢等作用都会使换热器壳体和管子内、外表面产生腐蚀磨损。对壳体通常使用测厚仪,从外部测定和估计会产生腐蚀、减薄的壳体部位。
6.7 换热器 换热器是化工、石油、食品及其他许多工业部门的通用设备，在生产中占有重要地位。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，应用甚为广泛。由于生产规模、物料的性质、传热的要求等各不相同，故换热器的类型也是多种多样。根据冷、热流体热量交换的原理和方式基本上可分为三大类：混合式、蓄热式、间壁式。 6.7.1 直接接触式（混合式） 在这类换热器中，冷热两种流体通过直接混合进行热量交换。在工艺上允许两种流体相互混合的情况下，这是比较方便和有效的，且其结构比较简单。直接接触式换热器常用于气体的冷却或水蒸汽的冷凝。 6.7.2 蓄热式 蓄热式换热器又称为蓄热器，它主要由热容量较大的蓄热室构成，室中可填耐火砖或金属带等作为填料。当冷、热两种流体交替地通过同一蓄热室时，即可通过填料将得自热流体的热量，传递给冷流体，达到换热的目的。这类换热器的结构简单，且可耐高温，常用于气体的余热及其冷量的利用。其缺点是设备体积较大，而且两种流体交替时难免有一定程度的混合。 6.7.3 间壁式 这一类换热器的特点是在冷热两种流体之间用一金属壁（或石墨等导热性好的非金属）隔开，以使两种流体在不相混合的情况下进行热量交换。由于在三类换热器中，间壁式换热器应用最多，因此下面重点讨论间壁式换热器。 （1）夹套式换热器 结构：夹套装在容器外部，在夹套和容器壁之间形成密闭空间，成为一种流体的通道。 优点：结构简单，加工方便。 缺点：传热面积A小，传热效率低。 用途：广泛用于反应器的加热和冷却。 为了提高传热效果，可在釜内加搅拌器或蛇管和外循环。 （2）沉浸式蛇管换热器 结构：蛇管一般由金属管子弯绕而制成，适应容器所需要的形状，沉浸在容器内，冷热流体在管内外进行换热。 优点：结构简单，便于防腐，能承受高压。 缺点：传热面积不大，蛇管外对流传热系数小， 为了强化传热，容器内加搅拌。 （3）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
板式换热和管壳式换热器相比优缺点 人们通过科学研究和生产实践，对板式换热器的特点有了深刻的了解，并总结出一系列优缺点。这些优缺点，通常是和管壳式换热器加以比较的，归纳如下。 （一）优点 1.传热系数高 的结构，从强度方面看是很好的，但从换热角度看不甚理想，因为流体在壳程中流动时存在着折流板—壳体、折流体—换热管、管束—壳体之间的旁路。通过这些旁路的流体，没有充分参与换热。而板式换热器，不存在旁路，而且板片的波纹能使流体在较小的流速下产生湍流。所以有较高的传热系数，一般认为是管壳式换热器的3~5倍。 完成同一换热任务，采用管壳式换热器和采用板式换热器的比较；板式换热器的换热面积仅为管壳式换热面积的1/3～1/4。 2.对数平均温差大 在管壳式换热器中，两种流体分别在壳程和管程内流动，总体上是错流的流动方式。如果进一步地分析，壳程为混合流动，管程是多股流动，所以对数平均温差都应采用修正系数。修正系数通常较小。流体在板式换热器内的流动，总体上是并流或逆流的流动方式，其温差修正系数一般大于，通常为. 3.占地面积小 结构紧凑，单位体积内的换热面积为管壳式换热器的2~5倍，也不象管壳式换热器那样要预留抽出管束的检修场地（除非吊出安装位置进行检修），因此实现同样的换热任务时，板式换热器的占地面积约为管壳式换热器的1/5～1/10. 4.重量轻 板式换热器的板片厚度仅为,管壳式板式换热器的换热管厚度为～；管壳式换热器的壳体比板式换热器的框架重得多。在完成同样换热任务的情况下，板式换热器所需的换热面积比管壳式换热器的小，这就意味中板式换热器的重量轻，一般来说仅为管壳式换热器的1/5左右。 5.价格低 60年代中期，弗兰克对用各种材料制造管壳式换热器和板式换热器的成本进行了比较，得到单位换热面积造价—换热面积（一台的）关系曲线。从曲线所示可见，若以不锈钢为材料，板式换热器的价格低于管壳式换热器 6.末端温差小
3、四种换热器的结构特点及优缺点。 （1）固定管板式换热器 组成：管箱、管板、换热管、壳体、折流板或支撑板、拉杆、定距管等。 结构特点：管板与壳体之间采用焊接连接。两端管板均固定，可以是单管程或多管箱，管束不可拆，管板可延长兼作法兰。 优点：结构简单，制造方便，在相同管束情况下其壳体内径最小，管程分程较方便。 缺点：壳程无法进行机械清洗，壳程检查困难，壳体与管子之间无温差补偿元件时会产生较大的温差应力，即温差较大时需采用膨胀节或波纹管等补偿元件以减小温差应力。 （2）浮头式换热器 组成：管箱、管板、换热管、壳体、折流板或支撑板、拉杆、定距管、钩圈、浮头盖等。结构特点：一端管板与壳体固定，另一端管板（浮动管板）与壳体之间没有约束，可在壳体内自由浮动。只能为多管程，布管区域小于固定管板式换热器，管板不能兼作法兰，一般有管束滑道。 优点：不会产生温差应力，浮头可拆分，管束易于抽出或插入，便于检修和清洗。缺点：结构较复杂，操作时浮头盖的密封情况检查困难。 （3）U形管式换热器 组成：管箱、管板、U形换热管、壳体、折流板或支撑板、拉杆、定距管等。 结构特点：只有一个管板和一个管箱，壳体与换热管之间不相连，管束能从壳体中抽出或插入。只能为多管程，管板不能兼作法兰，一般有管束滑道。总重轻于固定管板式换热器。优点：结构简单，造价较低，不会产生温差应力，外层管清洗方便。 缺点：管内清洗因管子成U形而较困难，管束内围换热管的更换较困难，管束的固有频率较低易激起振动。 （4）填料函式换热器 组成：管箱、管板、管束、壳体、折流板或支撑板、拉杆、定距管、填料函等。 结构特点：一侧管箱可以滑动，壳体与滑动管箱之间采用填料密封。管束可抽出，管板不兼作法兰。优点：填料函结构较浮头简单，检修清洗方便；无温差应力，（具备浮头式换热器的优点，消除了固定管板式换热器的缺点）。 缺点：密封性能较差，不适用于易挥发、易燃、易爆和有毒介质。
四种换热器的结构特点及优缺点 3、四种换热器的结构特点及优缺点。（1）固定管板式换热器组成：管箱、管板、换热管、壳体、折流板或支撑板、拉杆、定距管等。结构特点：管板与壳体之间采用焊接连接。两端管板均固定，可以是单管程或多管箱，管束不可拆，管板可延长兼作法兰。优点：结构简单，制造方便，在相同管束情况下其壳体内径最小，管程分程较方便。缺点：壳程无法进行机械清洗，壳程检查困难，壳体与管子之间无温差补偿元件时会产生较大的温差应力，即温差较大时需采用膨胀节或波纹管等补偿元件以减小温差应力。（2）浮头式换热器组成：管箱、管板、换热管、壳体、折流板或支撑板、拉杆、定距管、钩圈、浮头盖等。结构特点：一端管板与壳体固定，另一端管板（浮动管板）与壳体之间没有约束，可在壳体内自由浮动。只能为多管程，布管区域小于固定管板式换热器，管板不能兼作法兰，一般有管束滑道。优点：不会产生温差应力，浮头可拆分，管束易于抽出或插入，便于检修和清洗。缺点：结构较复杂，操作时浮头盖的密封情况检查困难。（3）U形管式换热器组成：管箱、管板、U形换热管、壳体、折流板或支撑板、拉杆、定距管等。结构特点：只有一个管板和一个管箱，壳体与换热管之间不相连，管束能从壳体中抽出或插入。只能为多管程，管板不能兼作法兰，一般有管束滑道。总重轻于固定管板式换热器。优点：结构简单，造价较低，不会
产生温差应力，外层管清洗方便。缺点：管内清洗因管子成U形而较困难，管束内围换热管的更换较困难，管束的固有频率较低易激起振动。（4）填料函式换热器组成：管箱、管板、管束、壳体、折流板或支撑板、拉杆、定距管、填料函等。结构特点：一侧管箱可以滑动，壳体与滑动管箱之间采用填料密封。管束可抽出，管板不兼作法兰。优点：填料函结构较浮头简单，检修清洗方便；无温差应力，（具备浮头式换热器的优点，消除了固定管板式换热器的缺点）。缺点：密封性能较差，不适用于易挥发、易燃、易爆和有毒介质。
板式换热和管壳式换热 器相比优缺点 YKK standardization office【 YKK5AB- YKK08- YKK2C- YKK18】
板式换热和管壳式换热器相比优缺点 人们通过科学研究和生产实践，对板式换热器的特点有了深刻的了解，并总结出一系列优缺点。这些优缺点，通常是和管壳式换热器加以比较的，归纳如下。 （一）优点 1.传热系数高 的结构，从强度方面看是很好的，但从换热角度看不甚理想，因为流体在壳程中流动时存在着折流板—壳体、折流体—换热管、管束—壳体之间的旁路。通过这些旁路的流体，没有充分参与换热。而板式换热器，不存在旁路，而且板片的波纹能使流体在较小的流速下产生湍流。所以有较高的传热系数，一般认为是管壳式换热器的3~5倍。 完成同一换热任务，采用管壳式换热器和采用板式换热器的比较；板式换热器的换热面积仅为管壳式换热面积的1/3～1/4。 2.对数平均温差大 在管壳式换热器中，两种流体分别在壳程和管程内流动，总体上是错流的流动方式。如果进一步地分析，壳程为混合流动，管程是多股流动，所以对数平均温差都应采用修正系数。修正系数通常较小。流体在板式换热器内的流动，总体上是并流或逆流的流动方式，其温差修正系数一般大于，通常为. 3.占地面积小
结构紧凑，单位体积内的换热面积为管壳式换热器的2~5倍，也不象管壳式换热器那样要预留抽出管束的检修场地（除非吊出安装位置进行检修），因此实现同样的换热任务时，板式换热器的占地面积约为管壳式换热器的1/5～1/10. 4.重量轻 板式换热器的板片厚度仅为,管壳式板式换热器的换热管厚度为～；管壳式换热器的壳体比板式换热器的框架重得多。在完成同样换热任务的情况下，板式换热器所需的换热面积比管壳式换热器的小，这就意味中板式换热器的重量轻，一般来说仅为管壳式换热器的1/5左右。 5.价格低 60年代中期，弗兰克对用各种材料制造管壳式换热器和板式换热器的成本进行了比较，得到单位换热面积造价—换热面积（一台的）关系曲线。从曲线所示可见，若以不锈钢为材料，板式换热器的价格低于管壳式换热器 6.末端温差小 管壳式换热器在壳程中流动的流体和换热面交错并绕流，还存在旁流。而板式换热器的冷、热流体在板式换热器内的流动平行于换热面，且无旁流；这样使得板式换热器的末端温差很小，对于水—水换热可以低于1℃，而管壳式换热器大约为5℃.这对于回收低温位的热能是很有利的。
一般常见换热器结构、优缺点及适用范围 浮头换热器 结构：两端管板中只有一端与壳体固定，另一端可相对壳体自由移动，称为浮头。浮头由浮头管板，钩圈和浮头盖组成，是可拆连接，管束可从壳体中抽出。 管束与壳体的热变形互不约束，不会产生热应力。 优点：可抽式管束，当换热管为正方形或转角正方形排列时，管束可抽出进行机械清洗，适用于易结垢及堵塞的工况。一端可自由浮动，无需考虑温差应力，可用于大温差场合。 缺点：结构复杂，造价高，设备笨重，材料消耗大。浮头端结构复杂影响排管数。浮头密封面在操作时，易产生内漏。 适用范围：适用于壳体和管束之间壁温差较大或壳程介质易结垢的场合。 浮头换热器在炼油行业或乙烯行业中应用较多，由于内浮头结构限制了使用压力和温度一般情况Pmax≤6.4MPa,Tmax≤400℃。 固定管板换热器 结构：管束连接在管板上，管板与壳体相焊。 优点：结构简单紧促，能承受较高压力，造价低，管程清洗方便，管子损坏时方便堵管或更换。排管数比U 形管换热器多。 缺点：管束与壳体的壁温或材料的线胀系数相差较大时，壳体和管束中将产生较
大热应力，为此应需要设置柔性元件（如膨胀节）。不能抽芯无法进行机械清洗。不能更换管束，维修成本较高。 适用范围：壳程侧介质清洁不易结垢，不能进行清洗，管程与壳程两侧温差不大或温差较大但壳侧压力不高的场合。 管壳式换热器的管子是换热器的基本构件，它为在管内流过一种流体和穿越管外的另一种流体之间提供传热面。根据两侧流体的性质决定管子材料，将具有腐蚀性，水质差的海水放在管内流动，水质较好的除盐水放在管子外壳侧，这样管子只需采用耐海水腐蚀的钛管，同时清洗污垢较为方便，管径从传热流体力学角度考虑，在给定壳体内使用小直径管子，可以得到更大的表面密度 但大多数流体会在管子表面上沉积污垢层，尤其管内冷却水水质较差，泥沙和污物及海生物的存在，都可能会在管壁上形成沉积物，将传热恶化并使定期的清洗工作成为必要，管子清洗限制管径最小约为20 mm，钛管一般采Φ25 mm，对给定的流体，污垢形成主要受管壁温度和流速的影响，为得到合理的维修周期，管内侧水的流速应在2 m／s左右（视允许压降的要求）。由于一般冷却水选用海水、河水等，较易引起结垢，对管壳式换热器，应根据水质含沙量情况需设置胶球清洗装置进行定期清洗。 管壳式换热器的结垢 换热器操作一段时间后,如果管壁结垢严重,则传热能力下降,换热介质出口温度达不到设计工艺参数要求;污垢将管内径变小;流速相应增大;压力损失增加。这时,可通过检查流量、压力和温度等操作记录来判定结垢情况。 管壳式换热器的腐蚀和磨损 换热介质、污垢等作用都会使换热器壳体和管子内、外表面产生腐蚀磨损。对壳体通常使用测厚仪,从外部测定和估计会产生腐蚀、减薄的壳体部位。
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。
换热时，换热器内介质有逆流，有并流，对相同的换热器，采用逆流换热面积大还是并流换热面积大？比较下逆流并流的优缺点？以及逆流并流分别用于哪些场合？ 对相同的换热器，采用并流所需换热面积大，顺流布置的过热器和再热器，传热温差较小，所需受热面较多，蒸汽出口处烟温较低，受热面金属壁温也较低。这种布置方式工作较安全，但经济性较差，一般使用于蒸汽温度最高的末级（高温段）过热器或再热器。 逆流布置时，具有较大的传热温差，可节省金属耗量，但蒸汽出口恰好处于较高的区域，金属壁温高，对安全不利。这种布置方式一般用于过热器或再热器的低温段（进口级），以获取较大的传热温差，又不使壁温过高。 混合布置是上述两种布置方式的折中方案，在一定程度上保留了它们的优点，克服了它们的缺点。 逆流换热的原理及优点：通过总传热方程，变温传热原理得出以下结论；变温传热，间壁两侧流体的温度随传热面位置而变，这种情况称变温传热，变温传热时，两流体的温度差也是沿传热壁面不断变化的。在换热中，两流体若以相反的方向流动称为逆流。若以相同的方向流动称为并流。因两流体相互的流向不同，则对温度的影响也不相同。 一侧流体变温时，并流和逆流的对数平均温度差是相等的，二侧流体都变温时，由于流体的流动方向不同，两端的温度差也不相同，因此并流和逆流时的平均温度差是不相等的。例如：在换热器中，冷热流体进行热交换，热流体温度都是90℃冷却到70℃,冷流体温度都是由20℃加热到60℃,试比较并流与逆流的传热平均温度差。
计算结果表明：在并流和逆流时，虽然两流体的进、出口温度不变，但逆流时的传热平均温度差比并流要大28%度，故工业生产中多采用逆流换热。 优点是：换热效率高、节省传热面积，节省加热介质或冷却介质。 1．从平均温差考虑 假定两个流体的进、出口温度一定，在同样的传热量时，由于逆流的平均温度差大于并流，从传热方程式 Q=KA△t可知，逆流时需要的传热面积比并流时为小。 2．从载热体的用量考虑 载热体的用量（不计热损失），可由热量衡算式计算，即 Q=qmT cpT（T1－T2）=qmt cpt（t2－t1） 加热时，热流体的用量为 冷却时，冷流体的用量为 由此可知，逆流时载热体的用量有可能比并流时少。 因此在换热器中，若传热面两侧流体温度均有变化，一般都选择逆流操作。 当工艺上要求某被加热流体的最终温度不得高于某一定值时（或被浍的流体最终温度不能低于某一定值时），利用并流较易控制。对粘稠的泠流体，可采用并流，使其在进入换热器后有可能迅速提高温度，降低粘度，有利于提高传热效果。 化工原理上有！同样热负荷顺流需要的换热面积当然比逆流大了！
板式换热器的优缺点 1 板式换热器的优点 1) 传热系数高。板式换热器的流道小，板片是波形，截面变化复杂，使流体的流动方向和流速不断变化，增加了流体的扰动，因而能在很小的流速下达到紊流，具有较高的传热系数。特别适用于液一液换热及茹度较大的流体问换热。 2) 适应性大。可通过增减板片达到所需要的传热面积。一台换热器可分成几个单元，可适应同时进行几种流体间的加热或冷却。 3) 结构紧凑，体积小，耗材少。每立方米体积间的传热面积可达250 m2，每平方米传热面仅需金属15 kg左右。 4) 传热系数高和金属消耗少，使其传热有效度可达85% 一90% 以上。 5) 易于拆洗、修理。 6) 污垢系数小。由于流动扰动大，污垢不易沉积;所用板片材质较好，很少有腐蚀，这些都使其污垢系数值较小。 7) 板式换热器主要用金属板材，因而原材料价格比同种金属的管材要低廉。 2.2 板式换热器的缺点 1) 密封性较差，易漏泄。需常更换垫圈，较麻烦。 2) 使用压力受一定限制，一般不超过1MPa 3) 使用温度受垫圈材料耐温性能的限制。 4) 流道小，不适宜于气一气换热或蒸汽冷凝。 5) 易堵塞，不适用于含悬浮物的流体。 6) 流阻较管壳式为大。 板换作为换热器的一种，依靠水与翅片之间的热交换实现，其效率与水在翅片之间的流道中的流速及温差有很大关系。一旦流量变化，换热系数也随之变化，而且变化量很大。所以板换只能用在负荷（确切说是流量）稳定的系统中（定流量采暖系统就是典型应用）。而生活热水的流量在一天当中变化是相当剧烈的，因此极不适合采用板换。容积式换热器用于可以储存一定量的热水，可以在相当程度应付用户侧的流量变化。在计算上，板换选型按最大秒流量选，容积式按最大小时流量选。 容积式有一定的贮水容积，可以用来补充高峰时用水，而板式可能应按“即热式”来考虑。
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。．
管壳式换热器和板式换热器的比较 从国内已建发电厂来看，用于闭式循环冷却水系统的水水换热器有两类，一类是管壳热换器，另一类是板式换热器。管壳换热器是常用的换热器形式，在电厂设计中已得到了广泛的应用，而在国内一些进口机组的电厂、燃气蒸汽联合循环电厂和核电站多有采用板式换热器。由于板式换热器紧凑、重量轻、高传热效率，人们对它的兴趣日益增长。本文针对管壳式及板式换热器二种型式进行比较，并提出选型参考意见。 1管壳式及板式换热器结构简介 （1）管壳式换热器 管壳式换热器是由前水室、管束、筒体、后水室等组成。管束采用可抽式管束，它由前后管板、折流板、拉杆、定距管、换热管组成。拉杆与管板、拆流板采用丝扣连接，换热管与管板采用胀接加密封焊。在壳侧水入口处的管束上设置防冲板，以防止被冷却水直接冲刷换热管。为了减少管束装入或抽出筒体时的摩擦力，在管束上设有滑轨。为了检查清理室中垃圾、泥沙及管子的堵塞等，在前后水室端盖上设有检查孔。为了监视水水换热器的运行情况，在被冷却水侧（除盐水侧）及冷却水侧（海水侧）进出口都设置温度和压力测点，此外还设有排气和放水接口等。 （2）板式换热器 板式换热器是由一组波纹形的平行金属板构成的，在板片的4个拐角处都有通道孔，板被夹紧在一个侧面附有连接管的固定板和活动压紧板的框架中，并用夹紧螺栓加以夹紧。这些连接管同板上的通道孔对中，并与热交换的两种液体的外部管路相连，传热板和活动压紧板悬挂在顶部承载梁的下面并由底部横梁使其对准定位。 传热板本身是有其有特定形状并被固紧的垫片密封，以防止外部泄漏，并把热交换的两种液体按逆流方式交替地流过另一对传热板之间的通道内。板片上的波纹不但提高流体的湍流程度，并且形成许多接触点，以承受正常的运行压力。流体的流量、物理性质，压降和温度差决定了板片的数目和尺寸。 2 换热器设计条件 换热器设计应满足电厂从起动到最大出力时各种负荷下的运行需要，并留有一定的裕量，保证换热器在最大负荷、最高进水温度和最大污垢热阻时，在规定的检修周期内，仍能完成给定的冷却任务。 以国产引进型300 MW燃煤机组为例，各冷却设备要求冷却水进水温度不大于37．5℃，从冷却设备出来被加热过的冷却水最高温度约为42．8℃，其基本参数如下：被冷却水除盐水 设计压力1．0 MPa 流量1800 m3／h 进出水温度42．8／37．5 压降～0．06 MPa 冷却水海水（海水与河水交替变化） 设计压力0．5 MPa 进水温度33℃ 出水温度 循环水量 压降0．05～0．06 MPa 3管壳式及板式换热器的比较 3．1 设计参数比较
换热器逆流并流的优缺 点 Company number：【WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998】
换热时，换热器内介质有逆流，有并流，对相同的换热器，采用逆流换热面积大还是并流换热面积大比较下逆流并流的优缺点以及逆流并流分别用于哪些场合对相同的换热器，采用并流所需换热面积大，顺流布置的过热器和再热器，传热温差较小，所需受热面较多，蒸汽出口处烟温较低，受热面金属壁温也较低。这种布置方式工作较安全，但经济性较差，一般使用于蒸汽温度最高的末级（高温段）过热器或再热器。 逆流布置时，具有较大的传热温差，可节省金属耗量，但蒸汽出口恰好处于较高的区域，金属壁温高，对安全不利。这种布置方式一般用于过热器或再热器的低温段（进口级），以获取较大的传热温差，又不使壁温过高。 混合布置是上述两种布置方式的折中方案，在一定程度上保留了它们的优点，克服了它们的缺点。 逆流换热的原理及优点：通过总传热方程，变温传热原理得出以下结论；变温传热，间壁两侧流体的温度随传热面位置而变，这种情况称变温传热，变温传热时，两流体的温度差也是沿传热壁面不断变化的。在换热中，两流体若以相反的方向流动称为逆流。若以相同的方向流动称为并流。因两流体相互的流向不同，则对温度的影响也不相同。 一侧流体变温时，并流和逆流的对数平均温度差是相等的，二侧流体都变温时，由于流体的流动方向不同，两端的温度差也不相同，因此并流和逆流时的平均温度差是不相等的。例如：在换热器中，冷热流体进行热交换，热流体温
度都是90℃冷却到70℃,冷流体温度都是由20℃加热到60℃,试比较并流与逆流的传热平均温度差。 Ｔ＝热流体温度t＝冷流体温度△t＝两流体温度差△tm＝传热平均温度 逆流传热时T90→70 t60→20△t3050 并流传热时T90→70 t 20←60△t 70 10 计算结果表明：在并流和逆流时，虽然两流体的进、出口温度不变，但逆流时的传热平均温度差比并流要大28%度，故工业生产中多采用逆流换热。 优点是：换热效率高、节省传热面积，节省加热介质或冷却介质。1．从平均温差考虑 假定两个流体的进、出口温度一定，在同样的传热量时，由于逆流的平均温度差大于并流，从传热方程式 Q=KA△t可知，逆流时需要的传热面积比并流时为小。 2．从载热体的用量考虑 载热体的用量（不计热损失），可由热量衡算式计算，即 Q=qmT cpT（T1－T2）=qmt cpt（t2－t1） 加热时，热流体的用量为
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 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
绪论：1.填空： 1．按传递热量的方式，换热器可以分为间壁式, 混合式, 蓄热式 2. 对于沉浸式换热器，传热系数低，体积大，金属耗量大。 3. 相比较沉浸式换热器和喷淋式换热器，沉浸式换热器传热系数较低，喷淋式换热器冷却水过少时，冷却器下部不能被润湿. 4.在沉浸式换热器、喷淋式换热器和套管式换热器中，套管式换热器中适用于高温高压流体的传热。 5.换热器设计计算内容主要包括热计算、结构计算流动阻力计算和强度计算 6.按温度状况来分，稳定工况的和非稳定工况的换热器 7.对于套管式换 热器和管壳式换 热器来说，套管 式换热器金属耗 量多，体积大， 占地面积大，多 用于传热面积不 大的换热器。 2.简答： 1.说出以下任意五个换热器，并说明换热器两侧的工质及换热方式
答：如上图，热力发电厂各设备名称如下： 1．锅炉(蒸发器) *； 2．过热器*； 3．省煤器* 4．空气预热器*； 5．引风机； 6．烟囱； 7．送风机； 8．油箱 9．油泵 1 0．油加热器*； 11．气轮机； 12．冷凝器*； 13．循环水冷却培* 14．循环水泵； 15．凝结水泵；16．低压加热器*；17．除氧(加热)器*；18．给水泵 19．高压加热器· 柱!凡有·者均为换热器 2．比较沉浸式换热器、喷淋式换热器、套管式换热器和管壳式换热器的优缺点 ⑴沉浸式换热器缺点：自然对流，传热系数低，体积大，金属耗量大。 优点：结构简单，制作、修理方便，容易清洗，可用于有腐蚀性流体 ⑵喷淋式换热器：优点：结构简单，易于制造和检修。换热系数和传热系数比沉浸式换热器要大，可以用来冷却腐蚀性流体；缺点：冷却水过少时，冷却器下部不能被润湿，金属耗量大，但比沉浸式要小 ⑶套管式换热器：优点：结构简单，适用于高温高压流体的传热。特别是小流量流体的传热，改变套管的根数，可以方便增减热负荷。方便清除污垢，适用于易生污垢的流体；缺点：流动阻力大，金属耗量多，体积大，占地面积大，多用于传热面积不大的换热器。 ⑷管壳式换热器：优点：结构简单，造价较低，选材范围广，处理能力大，还可以适应高温高压的流体。可靠性程度高；缺点：与新型高效换热器相比，其传热系数低，壳程由于横向冲刷，振动和噪音大 第一章 1.填空： 1．传热的三种基本方式是_导热__、____对流__、和辐射_。 2..两种流体热交换的基本方式是___直接接触式___、_间壁式_、和___蓄热式_。3．采用短管换热，由于有入口效应，边界层变薄，换热得到强化。 4．采用螺旋管或者弯管。由于拐弯处截面上二次环流的产生，边界层遭到破坏，因而换热得到强化，需要引入大于1修正系数。 5．通常对于气体来说，温度升高，其黏度增大，对于液体来说，温度升高，其黏度减小 6．热计算的两种基本方程式是_传热方程式__和热平衡式_。 7．对于传热温差，采用顺流和逆流传热方式中，顺流传热平均温差小，逆流时传热平均温差大。 8.当流体比热变化较大时，平均温差常常要进行分段计算。 9.在采用先逆流后顺流<1-2>型热效方式热交换器时，要特别注意温度交叉问题，避免