各種換熱器工作原理和特點(diǎn)值得收藏

1、Word文檔 各種換熱器工作原理和特點(diǎn)，值得收藏！ 一、換熱器 1、U形管式換熱器 每根管子都彎成U形，固定在同一側(cè)管板上，每根管可以自由伸縮，也是為了消退熱應(yīng)力。 性能特點(diǎn)： （1）優(yōu)點(diǎn) 此類(lèi)換熱器的特點(diǎn)是管束可以自由伸縮，不會(huì)因管殼之間的溫差而產(chǎn)生熱應(yīng)力，熱補(bǔ)償性能好； 管程為雙管程，流程較長(zhǎng)，流速較高，傳熱性能較好； 承壓力量強(qiáng)； 管束可從殼體內(nèi)抽出，便于檢修和清洗，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，造價(jià)廉價(jià)。 （2）缺點(diǎn) 是管內(nèi)清洗不便，管束中間部分的管子難以更換，又因最內(nèi)層管子彎曲半徑不能太小，在管板中心部分布管不緊湊， 所以管子數(shù)不能太多，且管束中心部分存在間隙，使殼程流體易于短路而影響殼程換熱。 此外

2、，為了彌補(bǔ)彎管后管壁的減薄，直管部分需用壁較厚的管子。這就影響了它的使用場(chǎng)合，僅宜用于管殼壁溫相差較大，或殼程介質(zhì)易結(jié)垢而管程介質(zhì)清潔及不易結(jié)垢，高溫、高壓、腐蝕性強(qiáng)的情形。 2、沉醉式蛇管換熱器 沉醉式蛇管換熱器以蛇形管作為傳熱元件的換熱器，是間壁式換熱器種類(lèi)之一。依據(jù)管外流體冷卻方式的不同，蛇管式換熱器又分為沉醉式和噴淋式。 （1）優(yōu)點(diǎn) 這是一種古老的換熱設(shè)備。它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，制造、安裝、清洗和修理便利，便于防腐，能承受高壓，價(jià)格低廉，又特殊適用于高壓流體的冷卻、冷凝，所以現(xiàn)代仍得到廣泛應(yīng)用。 （2）缺點(diǎn) 由于容器體積比管子的體積大得多、笨重、單位傳熱面積金屬耗量多，因此管外流體的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)

3、較小。為提高傳熱系數(shù)，容器內(nèi)可安裝攪拌器。 3、列管式換熱器 冷流體走管內(nèi)，熱流體經(jīng)折流板走管外，冷、熱流體通過(guò)間壁換熱。 性能特點(diǎn)： 列管式換熱器的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)潔、緊湊、造價(jià)廉價(jià)，但管外不能機(jī)械清洗。此種換熱器管束連接在管板上，管板分別焊在外殼兩端，并在其上連接有頂蓋，頂蓋和殼體裝有流體進(jìn)出口接管。通常在管外裝置一系列垂直于管束的擋板。同時(shí)管子和管板與外殼的連接都是剛性的，而管內(nèi)管外是兩種不同溫度的流體。因此，當(dāng)管壁與殼壁溫差較大時(shí)，由于兩者的熱膨脹不同，產(chǎn)生了很大的溫差應(yīng)力，以至管子扭彎或使管子從管板上松脫，甚至毀壞換熱器。 為了克服溫差應(yīng)力必需有溫差補(bǔ)償裝置，一般在管壁與殼壁溫度相差50以

4、上時(shí)，為平安起見(jiàn)，換熱器應(yīng)有溫差補(bǔ)償裝置。但補(bǔ)償裝置（膨脹節(jié)）只能用在殼壁與管壁溫差低于6070和殼程流體壓強(qiáng)不高的狀況。一般殼程壓強(qiáng)超過(guò)0.6MPa時(shí)，由于補(bǔ)償圈過(guò)厚，難以伸縮，失去溫差補(bǔ)償?shù)淖饔?，就?yīng)考慮其它結(jié)構(gòu)。 4、螺旋板式換熱器 由兩塊相互平行的鋼板，卷制成相互隔開(kāi)的螺旋形流道。螺旋板的兩端焊有蓋板。冷熱流體分別在兩流道內(nèi)流淌。 性能特點(diǎn)： （1）傳熱效率高（性能好） 一般認(rèn)為螺旋板式換熱器的傳熱效率為列管式換熱器的13倍。等截面單通道不存在流淌死區(qū)，定距柱及螺旋通道對(duì)流淌的擾動(dòng)降低了流體的臨界雷諾數(shù)，水-水換熱時(shí)，螺旋板式換熱器的傳熱系數(shù)最大可達(dá)3000W/（K）。 （2）有效回收

5、低溫?zé)崮?螺旋板式換熱器由兩張卷制而成，進(jìn)行余熱回收，充分利用低溫?zé)崮堋?（3）運(yùn)行牢靠性強(qiáng) 不行拆式螺旋板式換熱器螺旋通道的端面采納焊接密封，因而具有較高的密封性，保證兩種工作介質(zhì)不混合。 （4）阻力小 在殼體上的接管采納切向結(jié)構(gòu)。比較低的壓力損失，處理大容量蒸汽或氣體；有自清刷力量，因其介質(zhì)呈螺旋型流淌，污垢不易沉積；清洗簡(jiǎn)單，可用蒸汽或堿液沖洗，簡(jiǎn)潔易行，適合安裝清洗裝置；介質(zhì)走單通道，允許流速比其他換熱器高。 （5）可多臺(tái)組合使用 單臺(tái)設(shè)備不能滿(mǎn)意使用要求時(shí)，可以多臺(tái)組合使用。但組合時(shí)，必需符合下列規(guī)定：并聯(lián)組合、串聯(lián)組合，設(shè)備和通道間距相同。混合組合：一個(gè)通道并聯(lián)，一個(gè)通道串聯(lián)。 5

6、、噴淋式換熱器 熱流體在暴露的管中流過(guò)，冷卻水噴淋流過(guò)蛇管。 性能特點(diǎn)： 這種換熱器是將換熱管成排地固定在鋼架上，熱流體在管內(nèi)流淌，冷卻水從上方噴淋裝置勻稱(chēng)淋下，故也稱(chēng)噴淋式冷卻器。噴淋式換熱器的管外是一層湍動(dòng)程度較高的液膜，管外給熱系數(shù)較沉醉式增大許多。 另外，這種換熱器大多放置在空氣流通之處，冷卻水的蒸發(fā)亦帶走一部分熱量，可起到降低冷卻水溫度，增大傳熱推動(dòng)力的作用。因此，和沉醉式相比，噴淋式換熱器的傳熱效果大有改善。 6、熱管換熱器 一根密封的金屬管子，管內(nèi)壁掩蓋一層有毛細(xì)結(jié)構(gòu)材料作成的芯網(wǎng)，其中間是空的。管內(nèi)裝有肯定量的熱載體（如液氨、氟利昂等），被氣化，流向冷端，蒸汽在冷端被冷凝，放出

7、汽化潛熱，而加熱了冷流體。冷凝液又流回?zé)岫?，如此反?fù)。 性能特點(diǎn)： （1）熱管換熱器可以通過(guò)換熱器的中隔板使冷熱流體完全分開(kāi)，在運(yùn)行過(guò)程中，單根熱管由于磨損、腐蝕、超溫等緣由發(fā)生破壞時(shí)，基本不影響換熱器運(yùn)行。熱管換熱器用于易然、易爆、腐蝕性強(qiáng)的流體，換熱場(chǎng)合具有很高的牢靠性。 （2）熱管換熱器的冷、熱流體完全分開(kāi)流淌，可以比較簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)冷、熱流體的逆流換熱。冷熱流體均在管外流淌，由于管外流淌的換熱系數(shù)遠(yuǎn)高于管內(nèi)流淌的換熱系數(shù)，用于品位較低的熱能回收?qǐng)龊咸貏e經(jīng)濟(jì)。 （3）對(duì)于含塵量較高的流體，熱管換熱器可以通過(guò)結(jié)構(gòu)的變化、擴(kuò)展受熱面等形式，解決換熱器的磨損和堵灰問(wèn)題。 （4）熱管換熱器用于帶有腐

8、蝕性的煙氣余熱回收時(shí)，可以通過(guò)調(diào)整蒸發(fā)段、冷凝段的傳熱面積來(lái)調(diào)整熱管管壁溫度，使熱管盡可能避開(kāi)最大的腐蝕區(qū)域。 7、套管式換熱器 冷、熱流體分別在內(nèi)管和套管中流淌并換熱。 （1）優(yōu)點(diǎn) 這種換熱器具有若干突出的優(yōu)點(diǎn)，所以至今仍被廣泛用于石油化工等工業(yè)部門(mén)。 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，傳熱面積增減自如。由于它由標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件組合而成，安裝時(shí)，無(wú)需另外加工。 傳熱效能高。它是一種純逆流型換熱器，同時(shí)還可以選取合適的截面尺寸，以提高流體速度，增大兩側(cè)流體的傳熱系數(shù)，因此它的傳熱效果好。液-液換熱時(shí)，傳熱系數(shù)為 8701750W/（m2）。這一點(diǎn)特殊適合于高壓、小流量、低傳熱系數(shù)流體的換熱。套管式換熱器的缺點(diǎn)是占地面積大；單

9、位傳熱面積金屬耗量多，約為管殼式換熱器的五倍；管接頭多，易泄漏；流阻大。 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，工作適應(yīng)范圍大，傳熱面積增減便利，兩側(cè)流體均可提高流速，使傳熱面的兩側(cè)都可以有較高的傳熱系數(shù)，是單位傳熱面的金屬消耗量大，為增大傳熱面積、提高傳熱效果，可在內(nèi)管外壁加設(shè)各種形式的翅片，并在內(nèi)管中加設(shè)刮膜擾動(dòng)裝置，以適應(yīng)高粘度流體的換熱。 可以依據(jù)安裝位置任意轉(zhuǎn)變形態(tài)，利于安裝。 （2）缺點(diǎn) 檢修、清洗和拆卸都較麻煩，在可拆連接處簡(jiǎn)單造成泄漏。 生產(chǎn)中，有較多材料選擇受限，由于套管式換熱器大多是內(nèi)管中不允許有焊接，由于焊接會(huì)造成受熱膨脹開(kāi)裂，而套管式換熱器大多數(shù)為了節(jié)約空間選擇，彎制，盤(pán)制成蛇管形態(tài)，故有較多特別

10、的耐腐蝕材料無(wú)法正常生產(chǎn)。 套管換熱器國(guó)內(nèi)還沒(méi)有形成統(tǒng)一的焊接標(biāo)準(zhǔn)，各個(gè)企業(yè)都是依據(jù)其它換熱產(chǎn)品閱歷選擇焊接方式，所以，套管式換熱器的焊接處，消失各類(lèi)問(wèn)題司空見(jiàn)慣，需要常常留意檢查，保養(yǎng)。 二、具有補(bǔ)償圈的換熱器 1、浮頭式換熱器 兩端的管板，有一段不與殼體相連，可以在管長(zhǎng)方向自由浮動(dòng)，當(dāng)殼體與管束因溫度不同而引起不同的熱膨脹時(shí)，可以消退熱應(yīng)力。 冷流體入口 熱流體入口 （1）優(yōu)點(diǎn) 管束可以抽出，以便利清洗管、殼程； 介質(zhì)間溫差不受限制； 可在高溫、高壓下工作； 可用于結(jié)垢比較嚴(yán)峻的場(chǎng)合； 可用于管程易腐蝕場(chǎng)合。 （2）缺點(diǎn) 小浮頭易發(fā)生內(nèi)漏； 金屬材料耗量大，成本高20%； 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。 2、

11、夾套式換熱器 夾套式換熱器是間壁式換熱器的一種，在容器外壁安裝夾套制成。 性能特點(diǎn)： 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，但其加熱面受容器壁面限制，傳熱系數(shù)也不高。為提高傳熱系數(shù)且使釜內(nèi)液體受熱勻稱(chēng)，可在釜內(nèi)安裝攪拌器。當(dāng)夾套中通入冷卻水或無(wú)相變的加熱劑時(shí)，亦可在夾套中設(shè)置螺旋隔板或其它增加湍動(dòng)的措施，以提高夾套一側(cè)的給熱系數(shù)。為補(bǔ)充傳熱面的不足，也可在釜內(nèi)部安裝蛇管。夾套式換熱器廣泛用于反應(yīng)過(guò)程的加熱和冷卻。 3、板翅式換熱器 由隔板、肋片和側(cè)條組成單元體，多個(gè)單元體經(jīng)逆流或錯(cuò)流組裝為組裝件，再將帶有集流出口的集流箱焊接到組裝件上。由于材料輕薄，換熱面積與換熱器體積之比可達(dá)4000 m2/ m3 。 性能特點(diǎn)： （1

12、）傳熱效率高，由于肋片對(duì)流體的擾動(dòng)使邊界層不斷裂開(kāi)，因而具有較大的換熱系數(shù)；同時(shí)由于隔板、肋片很薄，具有高導(dǎo)熱性，所以使得板肋式換熱器可以達(dá)到很高的效率。 （2）緊湊，由于板肋式換熱器具有擴(kuò)展的二次表面，使得它的比表面積可達(dá)到1000 m2/ m3 。 （3）輕松，緣由為緊湊且多為鋁合金制造，現(xiàn)在鋼制，銅制，復(fù)合材料等的也已經(jīng)批量生產(chǎn)。 （4）適應(yīng)性強(qiáng)，板肋式換熱器可適用于：氣氣、氣液、液液、各種流體之間的換熱以及發(fā)生集態(tài)變化的相變換熱。通過(guò)流道的布置和組合能夠適應(yīng)：逆流、錯(cuò)流、多股流、多程流等不同的換熱工況。通過(guò)單元間串聯(lián)、并聯(lián)、串并聯(lián)的組合，可以滿(mǎn)意大型設(shè)備的換熱需要。工業(yè)上可以定型、批量

13、生產(chǎn)以降低成本，通過(guò)積木式組合擴(kuò)大互換性。 （5）制造工藝要求嚴(yán)格，工藝過(guò)程簡(jiǎn)單。 （6）簡(jiǎn)單堵塞，不耐腐蝕，清洗檢修很困難，故只能用于換熱介質(zhì)潔凈、無(wú)腐蝕、不易結(jié)垢、不易沉積、不易堵塞的場(chǎng)合。 4、渦流熱膜換熱器 流熱膜換熱器體積只有傳統(tǒng)管殼式換熱器的1/5，采納全不銹鋼焊接結(jié)構(gòu)。既具有釬焊板式換熱器體積小、耐高溫的優(yōu)勢(shì)，又克服了框架板式換熱器膠條老化、維護(hù)費(fèi)用高的缺陷，它采納經(jīng)納米技術(shù)處理的不銹鋼渦流管作為換熱元件，極大提高了換熱器的整體性能。 性能特點(diǎn)： 高效節(jié)能，該換熱器傳熱系數(shù)為60008000W/（m2）； 全不銹鋼制作，使用壽命長(zhǎng)，可達(dá)20a以上，十年內(nèi)消失換熱器質(zhì)量問(wèn)題免費(fèi)更換； 改層流為湍流，提高了換熱效