分類按用途-加熱器冷卻器冷凝器再沸器蒸發(fā)

1、分類: 按用途-加熱器、冷卻器、冷凝器、再沸器、蒸發(fā)器等。 按傳熱特征 直接接觸式：冷、熱直接混合。 蓄熱式： 4.7 換熱器間壁式：冷、熱兩流體由金屬壁隔開，不直接接觸， 熱流體thtcth,wtc,w流體通過間壁的熱交換熱流體熱流體 蓄熱式換熱器示意圖 4.7.1 間壁式換熱器的類型(1) 夾套式換熱器 結(jié)構(gòu)：夾套式換熱器主要用于反應(yīng)過程的加熱或冷卻，是在容器外壁安裝夾套制成。 優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單。 缺點：傳熱面受容器壁面限制，傳熱系數(shù)小。 為提高傳熱系數(shù)且使釜內(nèi)液體受熱均勻，可在釜內(nèi)安 裝攪拌器。也可在釜內(nèi)安裝蛇管。加熱蒸汽釜冷凝水物料物料攪拌器 夾 套 式 換 熱 器(2) 沉浸式蛇管換熱

2、器 結(jié)構(gòu)：這種換熱器多以金屬管子繞成，或制成各種與容器相適應(yīng)的情況，并沉浸在容器內(nèi)的液體中。 優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，便于防腐，能承受高壓。 缺點：由于容器體積比管子的體積大得多,因此管外流體的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)較小。為提高傳熱系數(shù)，容器內(nèi)可安裝攪拌器。 蛇 管 的 形 狀(3) 噴淋式換熱器 結(jié)構(gòu)：多用于冷卻管內(nèi)的熱流體。將蛇管成排地固定于鋼架上，被冷卻的流體在管內(nèi)流動，冷卻水由管上方的噴淋裝置中均勻淋下，故又稱噴淋式冷卻器。 優(yōu)點：傳熱推動力大，傳熱效果好，便于檢修和清洗。 缺點：噴淋不易均勻。直管水槽 噴 淋 式 冷 卻 器（4）套管式換熱器 結(jié)構(gòu)：將兩種直徑大小不同的直管裝成同心套管，并可用U形肘管

3、把管段串聯(lián)起來，每一段直管稱作一程。 優(yōu)點：進行熱交換時使一種流體在內(nèi)管流過，另一種則在套管間的環(huán)隙中通過。流速高，表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)大，逆流流動，平均溫差最大，結(jié)構(gòu)簡單，能承受高壓，應(yīng)用方便。 外管內(nèi)管套 管 式 換 熱 器（5）列管式換熱器列管式換熱器又稱為管殼式換熱器，是最典型的間壁式換熱器，歷史悠久，占據(jù)主導(dǎo)作用。 優(yōu)點：單位體積設(shè)備所能提供的傳熱面積大，傳熱效果好，結(jié)構(gòu)堅固，可選用的結(jié)構(gòu)材料范圍寬廣，操作彈性大，大型裝置中普遍采用。 結(jié)構(gòu)：殼體、管束、管板、折流擋板和封頭。 一種流體在管內(nèi)流動，其行程稱為管程；另一種流體在管外流動，其行程稱為殼程。管束的壁面即為傳熱面。 重點介紹：固定管板

4、式 浮頭式 U型管式。 列管式換熱器的結(jié)構(gòu) 結(jié)構(gòu)：殼體、管束、管板、折流擋板和封頭。 一種流體在管內(nèi)流動，其行程稱為管程； 另一種流體在管外流動，其行程稱為殼程。 管束的壁面即為傳熱面。 管束結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意 單程： 流體在管內(nèi)每通過管束一次 一管程； 流體在管外每通過殼體一次 一殼程 。 多程： 多管程：封頭內(nèi)設(shè)置分程隔板 單管程多管程。 多殼程： 相當(dāng)于單殼程串聯(lián)，傳熱面積。單管程固定管板換熱器tc1tc2th1th2雙管程固定管板換熱器流通截面積：傳熱面積：說明：管程數(shù)，流通截面積，管內(nèi)流速，hi ，強化傳熱。單管程換熱器管、殼程流體流動雙管程換熱器內(nèi)的流體流動安裝：上下安裝，常用； 左右安

5、裝，排液不暢時采用。常用形式：弓形，圓盤形。 折流擋板作用：提高殼程流體湍動程度(Re100 湍流),h0，強化傳熱。 沖刷沉積物，減小污垢熱阻； 對殼體起支撐作用。代價：殼體阻力，系統(tǒng)動力消耗。 弓形圓盤形管板折流板單殼程水平圓缺形折流板管殼式換熱器結(jié)構(gòu)示意圖單殼程圓盤形折流板管殼式換熱器結(jié)構(gòu)示意圖管板折流板 分類及特點 原因：管、殼溫度不同，產(chǎn)生熱應(yīng)力，結(jié)果：t50時，管彎曲、斷裂或管板變形固定管板式 安裝膨脹節(jié)；浮頭式 本身具有補償能力；U形管式 本身具有補償能力。分類：根據(jù)所采取的溫差補償措施，列管式換熱器可分為：為此，采用各種補償辦法，消除或減小熱應(yīng)力。a）固定管板式換熱器特點： *

6、 結(jié)構(gòu)簡單，成本低； * 可能產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力； * 殼程不易機械清洗；適用： * 殼程流體不易結(jié)垢或容易化學(xué)清洗； * 殼體與傳熱管壁溫度之差小于50C，否則加膨脹節(jié)。單管程固定管板換熱器帶膨脹節(jié)的固定管板換熱器 b）浮頭式換熱器 結(jié)構(gòu):浮頭式換熱器特點：消除了溫差應(yīng)力、便于清洗和檢修； 結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高；適用：應(yīng)用廣泛。 c）U形管式換熱器特點：具有溫度補償作用； 管程不易清清洗。適用：可用于高溫高壓，適用于管程為潔凈而不易結(jié)垢的流體。結(jié)構(gòu):U型管換熱器內(nèi)的流體流動4.7.2 列管式換熱器的設(shè)計和選用 要求：根據(jù)生產(chǎn)任務(wù)設(shè)計或選擇合適的換熱器 (計算傳熱面積，確定管、殼程數(shù)，管規(guī)格，管排布

7、等） （1）列管式換熱器設(shè)計和選用應(yīng)考慮的問題 (a)選擇流程 一般原則：不潔凈或易結(jié)垢的液體 腐蝕性流體 壓力高的流體 管程飽和蒸汽流量小而粘度大的流體表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)大的流體需要冷卻的流體殼程(b) 流速的選擇 流速影響表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)和污垢的大小。 流速 流體中顆粒沉積，甚至堵塞管路； 流速 流體阻力增大。 (c) 流動方式的選擇 對于同樣的進、出口條件，傳熱量相同， A逆A并； 管程 或殼程，表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，但同時流動阻力， tm ，應(yīng)權(quán)衡確定。 (d) 換熱管規(guī)格和排列的選擇 換熱管規(guī)格：管子長度：、2m、3m、6m、9m (e) 折流擋板管子在管板上的排列：擋板間距：一般取殼體內(nèi)徑的倍正三角

8、形排列正方形排列正三角形錯列擋板切除對流動的影響（2）流體通過換熱器時阻力的計算 管程阻力 管程阻力可按一般摩擦阻力計算式求得。 殼程阻力對于殼程阻力的計算，由于流動狀態(tài)比較復(fù)雜，計算公式多，計算結(jié)果相差較大。埃索法：（3）管殼式換熱器的設(shè)計和選用的計算步驟 初選換熱器的規(guī)格尺寸 初步選定換熱器的流動方式，保證溫差修正系數(shù)大于，否則應(yīng)改變流動方式，重新計算。 計算熱流量及平均傳熱溫差tm，根據(jù)經(jīng)驗估計總傳熱系數(shù)K估，初估傳熱面積A估。 選取管程適宜流速，估算管程數(shù)，并根據(jù)A估的數(shù)值，確定換熱管直徑、長度及排列。 計算管、殼程阻力 計算管、殼程流速和阻力，判斷是否合理。 核算總傳熱系數(shù)求出總傳系

9、數(shù)K計，并與估算時所取用的傳熱系數(shù)K估進行比較。如果相差較多，應(yīng)重新估算。 計算傳熱面積并求裕度一般應(yīng)使所選用或設(shè)計的實際傳熱面積AP大于A0 20%左右為宜， 即裕度為20%左右。裕度的計算式為：計算示例4.7.3 換熱器的傳熱強化途徑強化方法：提高K、A或tm 目的：傳熱面積 ，使設(shè)備費用降低。（1）提高K值降低污垢熱阻；提高表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) * 若hih0，提高h(yuǎn)小(hi)的一側(cè)； * 兩側(cè)h相近，應(yīng)同時提高兩側(cè)流體的h 。提高表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)h的方法 無相變傳熱 a）提高管內(nèi)流速代價：流動阻力，動力消耗，操作費用。 經(jīng)濟優(yōu)化：選擇適宜流速，使總費用最低。優(yōu)點：總傳熱系數(shù)，傳熱面積，設(shè)備投資費流

10、速非工藝物流：流量工藝物流：流通截面積 殼程：折流擋板數(shù)目管程：單管程雙(多)管程 b）制造人工粗造表面 促進邊界層分離，減薄層流底層，強化傳熱。c）加設(shè)擾流元件 管內(nèi)裝入麻花鐵、螺旋圈或金屬絲片； 增強湍動，破壞層流底層。 有相變傳熱 冷凝 ：1）采用滴狀冷凝， 2）及時排放不凝氣體， 3）氣、液流向一致 ， 4）合理布置冷凝面， 5）利用表面張力 （溝槽 ，金屬絲）。 沸騰： 1）保持核狀沸騰， 2）制造人工表面，增加汽化核心數(shù)。 （2）提高傳熱推動力 限制：兩側(cè)均為工藝物流時，溫度不能任意改動。 適用：一側(cè)為公用工程物流(加熱蒸汽、冷凝水)時， 其進口溫度可調(diào)。例：提高冷卻水用量 tc2

11、， tm 提高加熱蒸氣壓力 P ，ts ， tm 蒸發(fā)、閃蒸P ，ts ， tm （3）增加傳熱面積 改善傳熱表面，增加單位體積設(shè)備的傳熱面積。 如采用：不同異形管 ；開槽及加翅片 ；折流形式；多孔、高效傳熱面。波紋管式傳熱管縱向翅片管橫向翅片管螺旋槽紋管 縮放管 翅 片 管 的 截 面4.7.4 其他類型換熱器（1）各種板式換熱器 板式換熱器優(yōu)點：傳熱系數(shù)大、結(jié)構(gòu)緊湊、操作靈活性大、金屬材料消耗量 低、加工容易、檢修清洗方便。缺點：允許操作壓力比較低、操作溫度不能太高、處理量不大。板式換熱器的板片和板面波紋形狀板式換熱器流向示意圖 螺旋板式換熱器 板殼式換熱器與列管式換熱器的區(qū)別：板束管束 板殼式換熱器結(jié)構(gòu)示意圖