热管换热器的结构形式

热管换热器的工作原理热管换热器是一种利用液体和蒸汽的相变过程来传递热量的设备。

它主要由热管、冷凝器和蒸发器组成。

热管是热管换热器的核心部件，通常由内部镶嵌有多个鳍片的金属管组成。

热管内填充有一种称为工作介质的特殊液体，通常为蒸发液体。

热管的两端分别连接一个冷凝器和一个蒸发器。

工作原理如下：1. 脉动蒸发：当热管的蒸发器端加热时，工作介质在蒸发器内迅速汽化。

汽化的工作介质变成蒸汽，并迅速上升到热管的冷凝器端。

2. 相变传热：在冷凝器端，蒸汽与冷凝器内的冷凝介质接触，传热给冷凝介质。

蒸汽在冷凝器内冷却，并逐渐凝结成液体。

3. 导热返回：在冷凝成液体后，冷凝介质流入热管的蒸发器端，通过鳍片的导热作用，将热量传递给蒸发器。

4. 重复循环：液体工作介质在蒸发器中再次汽化，蒸汽上升到冷凝器端再次冷凝，循环往复。

热管换热器的工作原理可基于两个基本原理来解释。

第一个是相变传热原理。

当液体在蒸发器内蒸发时，蒸汽所需的潜热可以从周围环境吸收，从而降低周围环境的温度。

相对应的，在冷凝器端，蒸汽释放出潜热，将热量传递给冷凝介质。

由于相变过程的热传导非常高效，所以热管换热器的热传输效率很高。

第二个原理是液体的循环工作原理。

热管内的工作介质在蒸发器端蒸发成蒸汽后，蒸汽的上升作用和重力的配合使得液体循环并将蒸汽带到冷凝器端。

液体在冷凝器端冷却凝结后，由于重力作用，液体流回蒸发器，再次蒸发成蒸汽，循环往复完成热量的传递。

热管换热器的工作原理使其具有以下优点：1. 高热传输效率：利用相变传热和液体循环工作原理，热管换热器的热传输效率高于传统的热交换器。

2. 快速响应：由于热管内的蒸汽和液体循环快速，热管换热器能够在很短的时间内响应温度的变化。

3. 节省空间：由于热管换热器可以实现高热传输效率，所以相同换热功率的热管换热器相对较小，占用的空间较少。

4. 不需要外部电源：热管换热器的工作原理不依赖于外部电源，因此可以在没有电力供应的环境下运行。

十三种类型换热器结构原理及特点（图文并茂）小7：亲爱的各位读者朋友们，为了提升阅读体验，我们接下来会将所有文章首发到化工707网，大家可以通过点击菜单栏直接访问化工707网。

需要下载文档的朋友，请访问化工707论坛下载！一、板式换热器的构造原理、特点：板式换热器由高效传热波纹板片及框架组成。

板片由螺栓夹紧在固定压紧板及活动压紧板之间，在换热器内部就构成了许多流道，板与板之间用橡胶密封。

压紧板上有本设备与外部连接的接管。

板片用优质耐腐蚀金属薄板压制而成，四角冲有供介质进出的角孔，上下有挂孔。

人字形波纹能增加对流体的扰动，使流体在低速下能达到湍流状态，获得高的传热效果。

并采用特殊结构，保证两种流体介质不会串漏。

板式换热器结构图二、螺旋板式换热器的构造原理、特点：三、列管式换热器的构造原理、特点：列管式换热器（又名列管式冷凝器），按材质分为碳钢列管式换热器，不锈钢列管式换热器和碳钢与不锈钢混合列管式换热器三种，按形式分为固定管板式、浮头式、U型管式换热器，按结构分为单管程、双管程和多管程，传热面积1～500m2，可根据用户需要定制。

列管式换热器结构图四、管壳式换热器的构造原理、特点：管壳式换热器结构图五、容积式换热器的构造原理、特点：六、浮头式换热器的构造原理、特点：七、管式换热器的构造原理、特点：八、热管换热器的构造原理、特点：金属高几百倍至数千倍。

热管还具有均温特性好、热流密度可调、传热方向可逆等特性。

用它组成热管换热器不仅具有热管固有的传热量大、温差小、重量轻体积小、热响应迅速等特点，而且还具有安装方便、维修简单、使用寿命长、阻力损失小、进、排风流道便于分隔、互不渗漏等特点。

热管是由内壁加工有槽道的两端密封的铝（轧）翅片管经清洗并抽成高真空后注入最佳液态工质而成，随注入液态工质的成分和比例不同，分为KLS低温热管换热器、GRSC-A中温热管换热器、GRSC-B高温热管换热器。

热管一端受热时管内工质汽化，从热源吸收汽化热，汽化后蒸汽向另一端流动并遇冷凝结向散热区放出潜热。

换热器的结构管壳式换热器就是具有换热管和壳体的一种换热设备，换热管与管板连接，再用壳体固定。

按其结构型式，主要分为：固定管板式换热器、浮头式换热器、U形管式换热器、填料函式换热器、方形壳体翅片管换热器等。

详细结构如下：固定管板式换热器：固定管板式换热器结构如上图所示，换热器的两端管板采用焊接方法与壳体连接固定。

换热管可为光管或低翅管。

其结构简单，制造成本低，能得到较小的壳体内径，管程可分成多样，壳程也可用纵向隔板分成多程，规格范围广，故在工程中广泛应用。

其缺点是壳侧不便清洗，只能采用化学方法清洗，检修困难，对于较脏或对材料有腐蚀性的介质不能走壳程。

壳体与换热管温差应力较大，当温差应力很大时，可以设置单波或多波膨胀节减小温差应力浮头式换热器浮头式换热器结构如图所示，其一端管板与壳体固定，而另一端的管板可以在壳体内自由浮动。

壳体和管束对热膨胀是自由的，故当两种介质的温差较大时，管束与壳体之间不会产生温差应力。

浮头端设计成可拆结构，使管束可以容易地插入或抽出，这样为检修和清洗提供了方便。

这种形式的换热器特别适用于壳体与换热管温差应力较大，而且要求壳程与管程都要进行清洗的工况。

浮头式换热器的缺点是结构复杂，价格较贵，而且浮头端小盖在操作时无法知道泄漏情况，所以装配时一定要注意密封性能U形管式换热器上图为双壳程U形管式换热器。

U形管式换热器是将换热管弯成U形，管子两端固定在同一块管板上。

由于换热管可以自由伸缩，所以壳体与换热管无温差应力。

因U形管式换热器仅有一块管板，所以结构较简单，管束可从壳体内抽出，壳侧便于清洗，但管内清洗稍困难，所以管内介质必须清洁且不易结垢。

U形管式换热器一般用于高温高压情况下，尤其是壳体与换热管金属壁温差较大时。

壳程可设置纵向隔板，将壳程分为两程(如图中所示)。

填料函式换热器上图为填料函式双管程双壳程换热器，填料函式换热器的换热管束可以自由滑动，壳侧介质靠填料密封。

对于一些壳体与管束温差较大，腐蚀严重而需经常更换管束的换热器，可采用填料函式换热器。

常见传热装置构型有以下几种：
1.管式换热器：由一系列的管道组成，管内流体与管外流体通过管
壁进行热交换。

2.板式换热器：由一组平行的金属板组成，流体在板间流动，通过
板片进行热交换。

3.螺旋板式换热器：由两个相互嵌套的螺旋板组成，流体在螺旋板
之间流动，通过板壁进行热交换。

4.热管换热器：由一系列的热管组成，热管内的工质在蒸发端吸收
热量后汽化，在冷凝端释放热量后凝结，通过工质的相变进行热交换。

5.壳管式换热器：由一个圆柱形的外壳和内部的管束组成，管内流
体与壳侧流体通过管壁进行热交换。

6.空气冷却器：通过空气与流体进行热交换，通常用于冷却流体。

7.冷却塔：通过水与空气进行热交换，通常用于冷却水。

一、换热器的结构型式有哪些？换热器是很多工业部门广泛使用的一种常见设备，通过这种设备进行热量的传递，以满足生产工艺的需要。

可按用途、换热方式、结构型式三种不同的方法进行分类。

按结构型式分类如下：换热器分为管式换热器、板式换热器、新型材料换热器和其他型式的换热器。

管式换热器又分为：套管式换热器、管壳式换热器、沉浸式换热器、喷淋式换热器和翅片管式换热器。

板式换热器又分为：夹套式换热器、平板式换热器、伞板式换热器、螺旋板式换热器、板翅式换热器和板壳式换热器。

新型材料换热器分为：石墨换热器、聚四氟乙烯换热器、玻璃换热器和钛材及其他稀有金属材料换热器。

其他形式的换热器包括回转式换热器和热管。

二、换热器管为什么会结垢？如何除垢？因为换热器大多是以水为载热体的换热系统，由于某些盐类在温度升高时从水中结晶析出，附着于换热管表面，形成水垢。

在冷却水中加入聚磷酸盐类缓冲剂，当水的PH值较高时，也可导致水垢析出。

初期形成的水垢比较松软，但随着垢层的生成，传热条件恶化，水垢中的结晶水逐渐失去，垢层即变硬，并牢固地附着于换热管表面上。

此外，如同水垢一样，当换热器的工作条件适合溶液析出晶体时，换热管表面上即可积附由物料结晶形成的垢层；当流体所含的机械杂质有机物较多、而流体的流速又较小时，部分机械杂质或有机物也会在换热器内沉积，形成疏松、多孔或胶状污垢。

换热器管束除垢的方法主要有下列三种。

一、手工或机械方法当管束有轻微堵塞和积垢时，借助于铲削、钢丝刷等手工或机械方法来进行清理，并用压缩空气，高压水和蒸汽等配合吹洗。

当管子结垢比较严重或全部堵死时，可用管式冲水钻（又称为捅管机）进行清理。

二、冲洗法冲洗法有两种。

第一种是逆流冲洗，一般是在运动过程中，或短时间停车时采用，可以不拆开装置，但在设备上要预先设置逆流副线，当结垢情况并不严重时采用此法较为有效。

第二种方法是高压水枪冲洗法。

对不同的换热器采用不同的旋转水枪头，可以是刚性的，也可以是绕性的，压力从10MPa至200ＭＰa自由调节。

管式换热器的失效原因分析及解决办法摘要：化工业作为我国发展的重要推动产业，近年来我国化工行业技术水平不断提升。

作为化工行业生产过程中极为重要的换热设备，管式换热器在化工厂中的应用范围十分广泛，但由于管式换热器材料上的差异，加之由于制作过程中的不合理及其多种因素的作用下，导致管式换热器很容易出现失效的情况，对其运行稳定性、安全性造成了负面影响。

基于此，本文针对管式换热机的失效原因进行研究，同时提出针对性的合理化解决措施，从而为相关从业人员给予理论参考依据，保证管式换热器的稳定运行。

关键词：管式换热器；失效；解决措施管式换热器作为化工行业生产过程中最为重要的设备，其结构相对来说较为紧凑，且对于材料并无太高要求，因此是化工生产中主要的换热设备。

管式换热器的应用功能主要是对不同介质的气体或者液体进行换热，由于大部分换热介质都具有腐蚀性，在实际应用中经常会出现管束泄漏、腐蚀或者堵管的现象，严重影响换热器设备的正常运行。

本文针对不同结构的管式换热器进行阐述，同时针对这几种常见问题给予维修建议，以此为相关从业人员提供参考依据，提升管式换热器维修质量，保障其安全、稳定的运行。

一、管式换热器的形式及结构（一）固定管板式换热器针对固定管板式换热器在安装过程中普遍会利用焊接方式进行安装，这种结构的换热器两端管板及壳体相互连接，且其内部存在诸多紧密的排管，但相对来说，固定管板式换热器的结构较为简易，在这种换热器的壳测流动中设有折流板，管程为偶数倍且旁路小，因此固定管板式换热器内部中的各个排管都可以进行清洁，同时成本较低，经济效益较高。

（二）U型管式换热器U型管式换热器顾名思义就是将管子制作成U型，同时具备一个管板。

在U型管式换热器的结构中，管子两端是固定在相同的管板上，且此种换热器的壳体同管体相对分离，并不在一起，因此管束之间并不会发生热应力，其热补偿性能较高，管程也是较长的双管程[2]。

U型管式换热器可以承受外部环境中所造成的较大压力，在运行过程中也具备较快的流速以及较高的传热性能，因此U性管式换热器普遍应用在高温高压的环境中。

热管及热管式换热器的研究文章来源：中国换热器网添加人：admin 添加时间：2008-12-10<DIV><FONT face=Verdana>热管及热管式换热器的研究</FONT></DIV><DIV> </DIV><DIV><FONT face=Verdana> 能源是发展国民经济的重要物质基础，是人类赖以生存的必要条件，能源的开发和利用程度直接影响着国民经济的发展和人民物质文化生活水平的提高，余热回收是合理利用能源、节约能源、提高能源利用率等方面不可忽视的问题。

热管是一种具有高效传热性能的元件，它可利用很小的截面积远距离传输大量热量而无需外加动力。

热管式换热器具有输热能力大、均温性能优良、传热方向可逆、热流密度可变、适应环境能力较强、阻力损失较小等优点，所以热管式换热器能较大限度的回收利用低品位余热。

< BR> 1热管及热管式换热器的发展<BR> 1．1热管工作原理及特点<BR> 热管是依靠自身内部工作液体相变来实现传热的元件，一般由管壳、吸液芯、工质组成，管壳通常由金属制成，两端焊有端盖，管壳内壁装有一层由多孔性物质构成的管芯(若为重力式热管则无管芯)，管内抽真空后注入某种工质，然后密封。

热管可分为蒸发段、绝热段和冷凝段三个部分，当热源在蒸发段对其供热时，工质自热源吸热汽化变为蒸汽，蒸汽在压差的作用下沿中间通道高速流向另一端，蒸汽在冷凝段向冷源放出潜热后冷凝成液体；工质在蒸发段蒸发时，其气液交界面下凹，形成许多弯月形液面，产生毛细压力，液态工质在管芯毛细压力和重力等的回流动力作用下又返回蒸发段，继续吸热蒸发，如此循环往复，工质的蒸发和冷凝便把热量不断地从热端传递到冷端。

<BR> 由于热管是利用工质的相变换热来传递热量，因此热管具有很大的传热能力和传热效率。