換熱器 簡介講解

1、換換 熱熱 器器 1.定義：是實(shí)現(xiàn)將熱能從一種流體轉(zhuǎn)至另一種流 體的設(shè)備，是許多工業(yè)部門的通用設(shè)備。 一、換熱器的分類 2.換熱器的分類 （1）換熱器的種類很多，就換熱原理來分，可以分為三 大類 v間壁式換熱器：冷、熱流體被固體傳熱表面隔開，而 熱量的傳遞通過固體傳遞面而進(jìn)行。 v直接接觸式換熱器：冷、熱流體直接接觸進(jìn)行熱量交 換。 v蓄熱式換熱器：冷、熱流體交替通過傳熱表面，冷流 體通過時(shí)貯存冷量，熱流體通過時(shí)取走冷量。 （2）按工藝功能分類 v（1）冷卻器：冷卻工藝物流的設(shè)備。冷卻劑有水、氨、氟利昂 等。 v（2）加熱器：加熱工藝物流的設(shè)備。加熱介質(zhì)有水蒸汽、導(dǎo)熱 油、熔鹽等。 v（3）再

2、沸器：用于蒸發(fā)蒸餾塔底部的物料設(shè)備；分熱吸式和動 力循環(huán)式再沸器。 v（4）冷凝器：蒸餾塔頂物流的冷凝或者反應(yīng)器冷凝循環(huán)回流的 設(shè)備。 v（5）蒸發(fā)器：專門用于蒸發(fā)溶液中水分或者溶劑的設(shè)備。 v（6）過熱器：對飽和蒸汽再加熱升溫的設(shè)備。 v（7）廢熱鍋爐：由工藝的高溫物流或者廢氣中回收其熱量而產(chǎn) 生蒸汽的設(shè)備。 v（8）換熱器：兩種不同溫位的工藝物流相互進(jìn)行熱交換能量的 設(shè)備。 本節(jié)主要介紹間壁式換熱器的形成與結(jié)構(gòu)，并著重討論最 常用的列管式換熱器。 二、間壁式換熱器的類型 間壁式換熱器間壁式換熱器 管式換熱器管式換熱器 板式換熱器板式換熱器 翹片式換熱器翹片式換熱器 沉浸式蛇管換熱器沉浸式蛇

3、管換熱器 噴淋式換熱器噴淋式換熱器 套管換熱器套管換熱器 列管換熱器列管換熱器 固定管板式固定管板式 U型管型管 浮頭式浮頭式 夾套式換熱器夾套式換熱器 螺旋板式換熱器螺旋板式換熱器 平板式換熱器平板式換熱器 板翹式換熱器板翹式換熱器 翹片管換熱器翹片管換熱器 1.管式換熱器管式換熱器 v 管式換熱器雖然在換熱效率、結(jié)構(gòu)緊湊性和單位傳熱 面積的金屬消耗量等方面都不如其它新型換熱器，但 它具有結(jié)構(gòu)堅(jiān)固、可靠、適應(yīng)性強(qiáng)、易于制造、能承 受較高的操作壓力和溫度等優(yōu)點(diǎn)。在高溫、高壓和大 型換熱器中，管式換熱器仍占絕對優(yōu)勢，是目前使用 最廣泛的一類換熱器。 （1）沉浸式蛇管換熱器）沉浸式蛇管換熱器 使用

4、：沉浸在盛有被加熱 或被冷卻介質(zhì)容器中，兩 種流體分別在管內(nèi)、外進(jìn) 行換熱。 v優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、造價(jià)低優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、造價(jià)低 廉、操作敏感性較小，管廉、操作敏感性較小，管 子可承擔(dān)較大的流體介質(zhì)子可承擔(dān)較大的流體介質(zhì) 壓力。常用于高壓流體的壓力。常用于高壓流體的 冷卻，以及反應(yīng)器的元件。冷卻，以及反應(yīng)器的元件。 v缺點(diǎn)：管外流體的流速小，缺點(diǎn)：管外流體的流速小， 傳熱系數(shù)小，傳熱效率低，傳熱系數(shù)小，傳熱效率低， 需要的傳熱面積大，設(shè)備需要的傳熱面積大，設(shè)備 顯得笨重。顯得笨重。 噴淋式蛇管換熱器特點(diǎn) v將蛇管成排地固定在鋼架上，被冷卻的流體 在管內(nèi)流動，冷卻水由管排上方的噴淋裝置 均勻淋下。

5、v優(yōu)點(diǎn)：管外流體的傳熱系數(shù)大，且便于檢修 和清洗。 v缺點(diǎn)：體積龐大，冷卻水用量較大，有時(shí)噴 淋效果不夠理想。 （2）套管式換熱器 v 它是由兩種不同大小直徑的管子組裝成 同心管，兩端用U形彎管將它們連接成排， 并根據(jù)實(shí)際需要，排列組合形成傳熱單 元，換熱時(shí)，一種流體走內(nèi)管，另一種 流體走內(nèi)外管之間的環(huán)隙，內(nèi)管的壁面 為傳熱面，一般按逆流方式進(jìn)行換熱。 兩種流體都可以在較高的溫度、壓力、 流速下進(jìn)行換熱。 冷溶液進(jìn) 冷溶液出 熱溶液進(jìn) 套管式換熱器 套管式換熱器的特點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn) 結(jié)構(gòu)簡單，可利用標(biāo)準(zhǔn)管件。結(jié)構(gòu)簡單，可利用標(biāo)準(zhǔn)管件。 兩種流體都可在較高溫度和兩種流體都可在較高溫度和 壓力下?lián)Q熱，

6、傳熱系數(shù)大。壓力下?lián)Q熱，傳熱系數(shù)大。 傳熱面積可根據(jù)需要增減。傳熱面積可根據(jù)需要增減。 缺點(diǎn)缺點(diǎn) 單位換熱面積金屬耗量大，單位換熱面積金屬耗量大， 價(jià)格較高。價(jià)格較高。 檢修、清洗不便。檢修、清洗不便。 v 這類換熱器是目前應(yīng)用最為廣泛的換熱設(shè)備。 列管式換熱器（管殼式換熱器）列管式換熱器（管殼式換熱器） 間壁式換熱器的一種主要形式，又稱管殼式換熱器。傳熱間壁式換熱器的一種主要形式，又稱管殼式換熱器。傳熱 面由管束組成，管子兩端固定在管板上，管束與管板再封面由管束組成，管子兩端固定在管板上，管束與管板再封 裝在外殼內(nèi)。兩種流體分裝在外殼內(nèi)。兩種流體分管程管程和和殼程。殼程。 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn) 結(jié)構(gòu)堅(jiān)固

7、，對壓力和溫度的結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，對壓力和溫度的 適用范圍大。適用范圍大。 管內(nèi)清洗方便，清潔流體宜管內(nèi)清洗方便，清潔流體宜 走殼程。走殼程。 處理量大。處理量大。 缺點(diǎn)缺點(diǎn)傳熱效率、結(jié)構(gòu)緊湊性、傳熱效率、結(jié)構(gòu)緊湊性、 單位換熱面積的金屬耗單位換熱面積的金屬耗 量等不如新型換熱器。量等不如新型換熱器。 管殼式換熱器管殼式換熱器 管殼式換熱器分類 v固定管板式換熱器：殼體和管束的壁溫 相差較大時(shí)，會產(chǎn)生加大的熱應(yīng)力。 vU形管式換熱器：殼體和管束的壁溫相差 較大時(shí)，不會產(chǎn)生加大的熱應(yīng)力。 v浮頭式換熱器：（同上） 固定管板式換熱器 v優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、能承受較高的 壓力，造價(jià)低，管程清洗方便，管子損

8、 壞時(shí)易于堵管或更換。 v缺點(diǎn)：當(dāng)管束與殼體的壁溫或材料的線 膨脹系數(shù)相差較大時(shí)，殼體和管束中將 產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力。 固定管板式換熱器 v應(yīng)用： v這種換熱器適用于殼側(cè)介質(zhì)清潔且不易 結(jié)垢并能進(jìn)行清洗，管、殼程兩側(cè)溫差 不大或溫差較大但殼側(cè)壓力不高的場合。 為減少熱應(yīng)力，通常在固定管板式換熱 器中設(shè)置柔性元件伯膨脹節(jié)、撓性管板 等人來吸收熱膨脹差。 浮頭式換熱器 v優(yōu)點(diǎn)：管間和管內(nèi)清洗方便，不會產(chǎn)生 熱應(yīng)力； v缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)比固定管板式換 熱器高，設(shè)備笨重，材料消耗量大，且 浮頭小蓋在操作中無法檢查，制造時(shí)對 密封要求較高。 v適用于殼體和管束之間溫差較大或殼程 介質(zhì)易結(jié)垢的場合。 U

9、形管式換熱器 v結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：只有一塊管板，管束由多根U 形管組成，管的兩端固定在同一塊管板， 管子可以自由伸縮。當(dāng)殼體與U形換熱管 有溫差時(shí)，不會產(chǎn)生熱應(yīng)力。 v 優(yōu)點(diǎn)：U形管式換熱器結(jié)構(gòu)比較簡單、 價(jià)格便宜，承壓能力強(qiáng)。 U形管式換熱器 v缺點(diǎn)：由于受彎管曲率半徑的限制，其 換熱管排布較少，管束最內(nèi)層管間距較 大，管板的利用率較低，殼程流體易形 成短路，對傳熱不利。當(dāng)管子泄漏損壞 時(shí)，只有管束外圍處的U形管才便于更換， 內(nèi)層換熱管壞了不能更換，只能堵死， 而壞一根U形管相當(dāng)于壞兩根管，報(bào)廢率 較高。 U形管式換熱器 v應(yīng)用： v適用于管、殼壁溫差較大或殼程介質(zhì)易 結(jié)垢需要清洗，又不適宜采用浮頭

10、式和 固定管板式的場合。特別適用于管內(nèi)走 清潔而不易結(jié)垢的高溫、高壓、腐蝕性 大的物料。 2 2、板式換熱器、板式換熱器 由一組幾何結(jié)構(gòu)相同的平行薄平板疊加所組成，冷熱流由一組幾何結(jié)構(gòu)相同的平行薄平板疊加所組成，冷熱流 體間隔地在每個(gè)通道中流動，其特點(diǎn)是拆卸清洗方便，故適體間隔地在每個(gè)通道中流動，其特點(diǎn)是拆卸清洗方便，故適 用于含有易結(jié)垢物的流體用于含有易結(jié)垢物的流體。 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn) 結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕。結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕。 流體湍動程度大，強(qiáng)化流體湍動程度大，強(qiáng)化 傳熱效果好。傳熱效果好。 便于清洗和維修。便于清洗和維修。 缺點(diǎn)缺點(diǎn) 密封周邊長，易泄漏。密封周邊長，易泄漏。 承壓能力

11、低（承壓能力低（P2MPa）。）。 流動阻力大，處理量小。流動阻力大，處理量小。 板式換熱器板式換熱器 （2 2）螺旋板式換熱器）螺旋板式換熱器：換熱表面由兩塊金屬板卷制而成，換熱表面由兩塊金屬板卷制而成， 螺旋板式換熱器 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn) 結(jié)構(gòu)緊湊，單位體積結(jié)構(gòu)緊湊，單位體積 傳熱面積大。傳熱面積大。 兩種流體都能以高速流兩種流體都能以高速流 動，傳熱效率高。動，傳熱效率高。 螺旋流動，有自沖刷作用，螺旋流動，有自沖刷作用， 適于處理粘性和易結(jié)垢流體。適于處理粘性和易結(jié)垢流體。 缺點(diǎn)缺點(diǎn) 承壓能力差（承壓能力差（P1MPa，t500C） 損壞后檢修困難。損壞后檢修困難。 （3）夾套式換熱器 3.翹片式換熱器 （1）板翹式換熱器板翹式換熱器 結(jié)構(gòu)：在兩塊平行結(jié)構(gòu)：在兩塊平行 的薄金屬板之間，的薄金屬板之間， 夾入波紋狀或其形夾入波紋狀或其形 狀的金屬翹片，并狀的金屬翹片，并 用側(cè)封條將其兩側(cè)用側(cè)封條將其兩側(cè) 封死，即構(gòu)成一個(gè)封死，即構(gòu)成一個(gè) 換熱單元。換熱單元。 優(yōu)點(diǎn)： v傳熱效率高，傳熱系數(shù)比管殼式換熱器大310 倍。 v結(jié)構(gòu)緊湊、輕巧，單位體積內(nèi)的傳熱面積約為 管殼式換熱器的十幾倍到幾十倍，而相同條件 下?lián)Q熱器的重量只有管殼式換熱器的1065%。 缺點(diǎn)： v結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)高