第六章 傳熱設(shè)備

第六章傳熱設(shè)備一換熱器的分類1、按用途分類加熱器、冷卻器、蒸發(fā)器、冷凝器等。2、按熱量傳遞方式分類

1）、直接接觸式換熱器對(duì)某些傳熱過程，例如熱氣體的直接水冷及熱水的直接空氣冷卻等，可使冷、熱流體直接接觸進(jìn)行傳熱。這種接觸方式傳熱面積大，設(shè)備簡單。如涼水塔，其中裝填填料，填料可以增大接觸面積，增大湍動(dòng)程度，增大傳熱系數(shù)K。由于冷熱流體直接接觸，這種傳熱方式必伴有傳質(zhì)過程。1/11/20232）、間壁式換熱器在多數(shù)情況下，工藝上不允許冷、熱流體直接接觸，因此直接接觸式傳熱過程在工業(yè)上并不很多。工業(yè)上應(yīng)用最多的是間壁式傳熱過程。間壁式換熱器類型很多，其中最簡單而又最典型的結(jié)構(gòu)是套管換熱器。在套管式換熱器中，冷熱流體分別通過環(huán)隙和內(nèi)管，熱量自熱流體傳給冷流體，這種熱量傳遞過程包括三個(gè)步驟：

a熱流體靠對(duì)流傳熱將熱量Q傳給金屬壁一側(cè)——給熱；

b熱量自管壁一側(cè)以熱傳導(dǎo)的形式傳至另一側(cè)——導(dǎo)熱；

c熱量以對(duì)流傳熱形式從壁面?zhèn)鹘o冷流體——給熱。3)、蓄熱式換熱器首先使熱流體通過蓄熱器中固體壁面，用熱流體將固體填充物加熱，然后停止熱流體，使冷流體通過固體表面，用固體填充物所積蓄的熱量加熱冷流體。這樣交替通過冷、熱流體達(dá)到換熱的目的。第六章傳熱設(shè)備1/11/2023二夾套式換熱器這種換熱器構(gòu)造簡單，主要應(yīng)用于反應(yīng)過程的加熱或冷卻。換熱器的夾套安裝在容器的外部，夾套與器壁之間形成密封的空間，為載熱體(加熱介質(zhì))或載冷體(冷卻介質(zhì))的通路。夾套通常用鋼或鑄鐵制成，可焊在器壁上或者用螺釘固定在容器的法蘭或器蓋上。在用蒸氣進(jìn)行加熱時(shí)，蒸汽由上部接管進(jìn)入夾套，冷凝水則由下部接管流出。作為冷卻器時(shí)，冷卻介質(zhì)(如冷卻水)由夾套下部的接管進(jìn)入，而由上部接管流出。該種換熱器的傳熱系數(shù)較小，傳熱面又受容器的限制，因此適用于傳熱量不太大的場合。為了提高其傳熱性能，可在容器內(nèi)安裝攪拌器，使容器內(nèi)液體作強(qiáng)制對(duì)流，為了彌補(bǔ)傳熱面的不足，還可在容器內(nèi)安裝蛇管等。第六章傳熱設(shè)備1/11/2023三蛇管式換器可分為兩類，即：

(1)沉浸式蛇管換熱器蛇管多以金屬管子彎制成，或制成適應(yīng)容器要求的形狀，沉浸在容器中。兩種流體分別在蛇管內(nèi)、外流動(dòng)而進(jìn)行熱量交換。這種蛇管換熱器的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格低廉，便于防腐蝕，能承受高壓。主要缺點(diǎn)是由于容器的體積較蛇管的體積大得多，故管外流體的α較小，因而總傳熱系數(shù)K值也較小。如在容器內(nèi)加攪拌器或減小管外空間，則可提高傳熱系數(shù)。

(2)噴淋式換熱器多用作冷卻器。固定在支架上的蛇管排列在同一垂直面上，熱流體在管內(nèi)流動(dòng)，自最下管進(jìn)入，由最上管流出。冷水由最上面的多孔分布管(淋水管)流下，分布在蛇管上，并沿其兩側(cè)下降至下面的管子表面，最后流入水槽而排出。冷水在各管表面上流過時(shí)，與管內(nèi)流體進(jìn)行熱交換。這種設(shè)備常放置在室外空氣流通處，冷卻水在空氣中汽化時(shí)，可帶走部分熱量，以提高冷卻效果。它和沉浸式蛇管換熱器相比，還具有便于檢修和清洗、傳熱效果也較好等優(yōu)點(diǎn)，其缺點(diǎn)是噴淋不易均勻。應(yīng)指出，在夾套式或沉浸式換熱器的容器內(nèi)，流體常處于不流動(dòng)的狀態(tài)，因此在某瞬間容器內(nèi)的各處的溫度基本相同，而經(jīng)過一段時(shí)間后，流體的溫度由初溫度t1變?yōu)榻K溫t2，故屬于不穩(wěn)定傳熱過程。這些換熱器仍為一些中小型工廠所廣泛采用。第六章傳熱設(shè)備1/11/2023四套管式換熱器套管式換熱器系用管件將兩種尺寸不同的標(biāo)準(zhǔn)管連接成為同心圓的套管，然后用180°的回彎將多段套管串連而成。每一段套管稱為一程，程數(shù)可根據(jù)傳熱要求而增減。每程的有效長度為4～6m，若管子太長，管中間會(huì)向下彎曲，使環(huán)形中的流體分布不均勻。套管換熱器的優(yōu)點(diǎn)為：構(gòu)造較簡單；能耐高壓；傳熱面積可根據(jù)需要而增減；適當(dāng)?shù)剡x擇管內(nèi)、外徑，可使流體的流速較大，且雙方的流體作嚴(yán)格的逆流，都有利于傳熱。缺點(diǎn)為：管間接頭較多，易發(fā)生泄漏；單位換熱器長度具有的傳熱面積較小。故在需要傳熱面積不太大而要求壓力較高或傳熱效果較好時(shí)，宜采用套管式換熱器。第六章傳熱設(shè)備1/11/2023五列管式換熱器列管式換熱器又稱管殼式換熱器，是目前化工廠生產(chǎn)中應(yīng)用最廣泛的傳熱設(shè)備。與前述的各種換熱器相比，主要優(yōu)點(diǎn)是單位體積所具有的傳熱面積大以及傳熱效果好。此外，結(jié)構(gòu)簡單，制造材料的范圍較廣，操作彈性也較大等，因此，在高溫高壓和大型裝置上多采用列管式換熱器。1、列管式換熱器的構(gòu)造和形式列管換熱器中，由于兩流體的溫度不同，使管束和殼體的溫度也不相同，因此它們的熱膨脹程度也有差別。若兩流體的溫度相差較大(50℃以上)時(shí)，就可能由于熱應(yīng)力而引起設(shè)備的變形，甚至彎曲或破裂，因此必須考慮這種熱膨脹的影響。根據(jù)熱補(bǔ)償?shù)姆椒ǖ牟煌?，列管換熱器有下面幾種型式：第六章傳熱設(shè)備1/11/20231）、固定管板式所謂固定管板式即兩端管板和殼體連接成一體，因此它具有結(jié)構(gòu)簡單和造價(jià)低廉的優(yōu)點(diǎn)，但是由于殼程不易檢修和清洗。因此殼方流體應(yīng)是較潔凈且不易結(jié)垢的物料。當(dāng)兩流體的溫度差較大時(shí)，應(yīng)考慮熱補(bǔ)償－即在外殼的適當(dāng)部位焊上一個(gè)補(bǔ)償圈，當(dāng)外殼和管束熱膨脹不同時(shí)，補(bǔ)償圈發(fā)生彈性變形(拉伸或壓縮)，以適應(yīng)外殼和管束的不同的熱膨脹程度。這種補(bǔ)償方法簡單，但不宜用于兩流體的溫度差太大(應(yīng)不大于70℃)和殼方流體壓力過高(一般不高于6atm)的場合。第六章傳熱設(shè)備1/11/20232）、U型管換熱器U型管換器的管子彎成U型，管子的兩端固定在同一個(gè)管板上，因此每根管子可以自由伸縮，而與其它管子和殼體均無關(guān)。這種型式換熱器的結(jié)構(gòu)也較簡單，重量輕，適用于高溫和高壓的場合。其主要缺點(diǎn)是管內(nèi)清洗比較困難，因此管內(nèi)流體必須潔凈，且因管子需一定的彎曲半徑，故管板的利用率差。3）、浮頭式換熱器浮頭式換熱器兩端管板之一不與外殼固定連接，該端稱為浮頭。當(dāng)管子受熱(或受冷)時(shí)，管束連同浮頭可以自由伸縮，而與外殼的膨脹無關(guān)。浮頭式換熱器不但可以補(bǔ)償熱膨脹，而且由于固定端的管板是以法蘭與殼體相連接的，因此管束可從殼體中抽出，便于清洗和檢修，故浮頭式換熱器應(yīng)用較為普遍，但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，金屬耗量較多，造價(jià)較高。第六章傳熱設(shè)備1/11/20232、列管式換熱器的選用和設(shè)計(jì)1）流體流經(jīng)管程或殼程的選擇原則哪一種流體流經(jīng)換熱器的管程，哪一種流體流經(jīng)殼程，下列各點(diǎn)可供選擇時(shí)參考(以固定管板式換熱器為例)

(1)不潔凈和易結(jié)垢的流體宜走管內(nèi)，以便于清洗管子。

(2)腐蝕性的流體宜走管內(nèi)，以免殼體和管子同時(shí)受腐蝕，而且管子也便于清洗和檢修。

(3)壓力高的流體宜走管內(nèi)，以免殼體受壓。

(4)飽和蒸氣宜走管間，以便于及時(shí)排除冷凝液，且蒸氣較潔凈，冷凝傳熱系數(shù)與流速關(guān)系不大。

(5)被冷卻的流體宜走管間，可利用外殼向外的散熱作用，以增強(qiáng)冷卻效果。

(6)需要提高流速以增大其對(duì)流傳熱系數(shù)的流體宜走管內(nèi)，因管程流通面積常小于殼程，且可采用多管程以增大流速。

(7)黏度大的液體或流量較小的流體，宜走管間，因流體在有折流擋板的殼程流動(dòng)時(shí)，由于流速和流向的不斷改變，在低Re(Re>100)下即可達(dá)到湍流，以提高對(duì)流傳熱系數(shù)。在選擇流體流徑時(shí)，上述各點(diǎn)常不能同時(shí)兼顧，應(yīng)視具體情況抓住主要矛盾，例如首先考慮流體的壓力、防腐蝕及清洗等要求，然后再校核對(duì)流傳熱系數(shù)和壓力降，以便作出較恰當(dāng)?shù)倪x擇。第六章傳熱設(shè)備1/11/20232）流體流速的選擇增加流體在換熱器中的流速，將加大對(duì)流傳熱系數(shù)，減少污垢在管子表面上沉積的可能性，即降低了污垢熱阻，使總傳熱系數(shù)增大，從而可減小換熱器的傳熱面積。但是流速增加，又使流體阻力增大，動(dòng)力消耗就增多。所以適宜的流速要通過經(jīng)濟(jì)衡算才能定出。此外，在選擇流速時(shí)，還需考慮結(jié)構(gòu)上的要求。例如，選擇高的流速，使管子的數(shù)目減少，對(duì)一定的傳熱面積，不得不采用較長的管子或增加程數(shù)。管子太長不易清洗，且一般管長都有一定的標(biāo)準(zhǔn)；單程變?yōu)槎喑淌蛊骄鶞囟炔钕陆怠＿@些也是選擇流速時(shí)應(yīng)予考慮的問題。3）流體兩端溫度的確定若換熱器中冷、熱流體的溫度都由工藝條件所規(guī)定，就不存在確定流體兩端溫度的問題。若其中一個(gè)流體僅已知進(jìn)口溫度，則出口溫度應(yīng)由設(shè)計(jì)者來確定。例如用冷水冷卻某熱流體，冷水的進(jìn)口溫度可以根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍鉁貤l件作出估計(jì)，而換熱器出口的冷水溫度，便需要根據(jù)經(jīng)濟(jì)衡算來決定。為了節(jié)省水量，可使水的出口溫度提高些，但傳熱面積就需要加大；為了減小傳熱面積，則要增加水量。兩者是相互矛盾的。一般來說，設(shè)計(jì)時(shí)可采取冷卻水兩端溫差為5～10℃。缺水地區(qū)選用較大的溫度差，水源豐富地區(qū)選用較小的溫度差。第六章傳熱設(shè)備1/11/20234）管子的規(guī)格和排列方法選擇管徑時(shí)，應(yīng)盡可能使流速高些，但一般不應(yīng)超過前面介紹的流速范圍。易結(jié)垢、黏度較大的液體宜采用較大的管徑。我國目前試用的列管式換熱器系列標(biāo)準(zhǔn)中僅有φ25×2.5mm及φ19×2mm兩種規(guī)格的管子。管長的選擇是以清洗方便及合理使用管材為原則。長管不便于清洗，且易彎曲。一般出廠的標(biāo)準(zhǔn)鋼管長為6m，則合理的換熱器管長應(yīng)為1.5、2、3或6m。系列標(biāo)準(zhǔn)中也采用這四種管長。此外，管長和殼徑應(yīng)相適應(yīng)，一般取L/D為4～6(對(duì)直徑小的換熱器可大些)。如前所述，管子在管板上的排列方法有等邊三角形、正方形直列和正方形錯(cuò)列等。等邊三角形排列的優(yōu)點(diǎn)有：管板的強(qiáng)度高；流體走短路的機(jī)會(huì)少，且管外流體擾動(dòng)較大，因而對(duì)流傳熱系數(shù)較高；相同的殼徑內(nèi)可排列更多的管子。正方形直列排列的優(yōu)點(diǎn)是便于清洗列管的外壁，適用于殼程流體易產(chǎn)生污垢的場合；但其對(duì)流傳熱系數(shù)較正三角排列時(shí)為低。正方形錯(cuò)列排列則介于上述兩者之間，即對(duì)流傳熱系數(shù)(較直列排列的)可以適當(dāng)?shù)靥岣?。管子在管板上排列的間距(指相鄰兩根管子的中心距)，隨管子與管板的連接方法不同而異。通常，脹管法取t=(1.3～1.5)d0，且相鄰兩管外壁間距不應(yīng)小于6mm，即t≥(d+6)。焊接法取t=1.25d0。第六章傳熱設(shè)備1/11/20235）阻力損失的計(jì)算（1）管程阻力損失包括各程直管阻力損失wf1、回彎阻力損失wf2及換熱器進(jìn)出口阻力損失wf3構(gòu)成，其中wf3可忽略不計(jì)。式中Ft—管程結(jié)垢校正系數(shù)，對(duì)三角形排列取1.5，正方形排列取1.4；Np—管程數(shù)。式中l(wèi)—換熱管長度，m；（wf2包括回彎和進(jìn)出口局部阻力及封頭內(nèi)流體轉(zhuǎn)向的局部阻力之和，取阻力系數(shù)為3）

第六章傳熱設(shè)備1/11/2023管程阻力損失也可寫成由于，所以。對(duì)同一換熱器，若單程改為雙程，阻力損失劇增為原來的8倍，而給熱系數(shù)只增為原來的1.74倍，因此在選擇換熱器管程數(shù)時(shí)，應(yīng)該兼顧傳熱與流體壓降兩方面的得失。（2）殼程阻力損失殼程由于流動(dòng)狀態(tài)比較復(fù)雜，結(jié)構(gòu)參數(shù)較多，提出的公式較多，但可歸結(jié)為不同的計(jì)算公式，決定和的方法不同，計(jì)算結(jié)果往往不一致。第六章傳熱設(shè)備1/11/20236）系列標(biāo)準(zhǔn)換熱器的選用步驟（1）

試算并初選設(shè)備規(guī)格

i確定流體在換熱器中的流動(dòng)途徑。

ii根據(jù)傳熱任務(wù)計(jì)算熱負(fù)荷Q。

iii確定流體在換熱器兩端的溫度，選擇列管式換熱器的型式；計(jì)算定性溫度，并確定在定性

溫度下流體的性質(zhì)。

iv計(jì)算平均溫度差，并根據(jù)溫度校正系數(shù)不應(yīng)小于0.8的原則，決定殼程數(shù)。

v

依據(jù)總傳熱系數(shù)的經(jīng)驗(yàn)值范圍，或按生產(chǎn)實(shí)際情況，選定總傳熱系數(shù)K選值。

vi由總傳熱速率方程Q＝KSΔtm，初步算出傳熱面積A，并確定換熱器的基本尺寸(如d、L、n及管子在管板上的排列等)，或按系列標(biāo)準(zhǔn)選擇設(shè)備規(guī)格。第六章傳熱設(shè)備1/11/2023（2）計(jì)算管、殼程壓力降根據(jù)初定的設(shè)備規(guī)格，計(jì)算管、殼程流體的流速和壓力降。檢查計(jì)算結(jié)果是否合理或滿足工

藝要求。若壓力降不符合要求，要調(diào)整流速，再確定管程數(shù)或折流板間距，或選擇另一規(guī)格的設(shè)備，重新計(jì)算壓力降直至滿足要求為止。（3）核算總傳熱系數(shù)計(jì)算管、殼程對(duì)流傳熱系數(shù)αi

和αo，確定污垢熱阻Rsi和Rso，再計(jì)算總傳熱系數(shù)K’，比較K得初始值和計(jì)算值，若K’/K＝1.15～1.25，則初選的設(shè)備合適。否則需另設(shè)K選值，重復(fù)以上計(jì)算步驟

。通常，進(jìn)行換熱器的選擇或設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)在滿足傳熱要求的前提下，再考慮其他各項(xiàng)的問題。它們之間往往是互相矛盾的。例如，若設(shè)計(jì)的換熱器的總傳熱系數(shù)較大，將導(dǎo)致流體通過換熱器的壓力降(阻力)增大，相應(yīng)地增加了動(dòng)力費(fèi)用；若增加換熱器的表面積，可能使總傳熱系數(shù)和壓力降降低，但卻又要受到安裝換熱器所能允許的尺寸的限制，且換熱器的造價(jià)也提高了。此外，其它因素(如加熱和冷卻介質(zhì)的用量，換熱器的檢修和操作)也不可忽視?？傊?，設(shè)計(jì)者應(yīng)綜合分析考慮上述諸因素，給予細(xì)心的判斷，以便作出一個(gè)適宜的設(shè)計(jì)。第六章傳熱設(shè)備1/11/20237）加熱介質(zhì)與冷卻介質(zhì)在選用載熱體時(shí)為提高傳熱過程的經(jīng)濟(jì)性，必須根據(jù)具體情況選擇適當(dāng)溫位的載熱體，同時(shí)還應(yīng)考慮以下幾個(gè)方面問題：

1、載熱體的溫度應(yīng)易于調(diào)節(jié)；

2、載熱體的飽和蒸氣壓宜低，加熱時(shí)不會(huì)分解；

3、載熱體毒性要小，使用安全，對(duì)設(shè)備應(yīng)基本上沒有腐蝕；

4、載熱體應(yīng)價(jià)格低廉而且容易得到。工業(yè)上常用的加熱劑有熱水、飽和水蒸汽、礦物油、聯(lián)苯混合物、熔鹽和煙道氣等。當(dāng)要求溫度小于180℃時(shí)，常用飽和水蒸汽。飽和水蒸汽冷凝放出潛熱，潛熱遠(yuǎn)大于顯熱，因此所需的蒸汽量小，且相變過程不發(fā)生溫度變化。（注：若不將飽和水蒸汽中的不凝性氣體及時(shí)排走，會(huì)大大降低傳熱效果。）常用的冷卻劑是水、空氣和各種冷凍劑。水和空氣可將物料最低冷卻至周圍環(huán)境的溫度。當(dāng)溫度不很低時(shí)，水是最適宜的冷卻劑。

第六章傳熱設(shè)備1/11/2023六、傳熱的強(qiáng)化途徑所謂強(qiáng)化傳熱過程，就是指提高冷、熱流體間的傳熱速率。從傳熱速率方程

不難看出，增大傳熱系數(shù)K、傳熱面積A或平均溫度差Δtm都可提高傳熱速率Q。在換熱器的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)操作中，或換熱器的改進(jìn)中，大多從這三方面來考慮強(qiáng)化傳熱過程。1、增大單位體積的傳熱面積A/V增大傳熱面積，可以提高傳熱速率。但應(yīng)指出，增大傳熱面積不應(yīng)靠加大設(shè)備的尺寸來實(shí)現(xiàn)，

而應(yīng)從設(shè)備的結(jié)構(gòu)來考慮，提高其緊湊性，即單位體積內(nèi)提供較大的傳熱面積。改進(jìn)傳熱面的結(jié)構(gòu)，如用螺紋管、波紋管代替光滑管，或采用翅片管換熱器、板翅式換熱器及板式換熱器等，都可增加單位體積設(shè)備的傳熱面積。例如板式換熱器，每立方米體積可提供的傳熱面積為250～1500m2，而列管式換熱器，單位體積的傳熱面積為40～160m2。

第六章傳熱設(shè)備1/11/20232、增大平均溫度差Δtm增大平均溫度差，可以提高傳熱速率。但是平均溫度差的大小主要取決于兩流體的溫度條件。一般來說流體的溫度為生產(chǎn)工藝條件所規(guī)定，可變動(dòng)的范圍是有限的。當(dāng)換熱器中兩側(cè)流

體均變溫時(shí)，采用逆流操作可得較大的平均溫度差。螺旋板式換熱器和套管式換熱器可使兩流體作嚴(yán)格的逆流流動(dòng)。3．增大總傳熱系數(shù)K增大總傳熱系數(shù)，也可以提高傳熱速率。要提高K值，就必須減小各項(xiàng)熱阻。但因各項(xiàng)熱阻所占的比重不同，因此應(yīng)設(shè)法減小對(duì)K值影響較大的熱阻。減小熱阻的方法有：

(1)加大流速，增強(qiáng)流體湍動(dòng)程度，減小傳熱邊界層中層流內(nèi)層的厚度，以提高對(duì)流傳熱系數(shù)，

即減小對(duì)流傳熱的熱阻。例如，增加列管換熱器的管程數(shù)和殼程中的擋板數(shù)，均可提高流速；板式換熱器的板面壓制成凹凸不平的波紋，流體在螺旋板式換熱器中受離心力的作用，均可增加湍動(dòng)程度；在管內(nèi)裝入麻花鐵、螺旋圈或金屬絲片等添加物，亦可增強(qiáng)湍動(dòng)，且有破壞層流底層的作用。與此同時(shí)，應(yīng)考慮由于流速加大而引起流體阻力的增加，以及設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜、清洗和檢修困難等問題，即不能片面地要求提高對(duì)流傳熱系數(shù)，而不顧及其它。

(2)防止結(jié)垢和及時(shí)地清除垢層，以減小垢層熱阻。例如，增加流速可減弱垢層的形成和增厚；易結(jié)垢的流體在管方流動(dòng)，以便于清洗；采用機(jī)械或化學(xué)的方法或采用可拆卸換熱器的結(jié)構(gòu)，以便于清除垢層。從以上分析可知，強(qiáng)化傳熱的途徑是多方面的。但對(duì)某實(shí)際的傳熱過程，應(yīng)作具體分析，即抓

住影響強(qiáng)化傳熱的主要矛盾，并結(jié)合設(shè)備結(jié)構(gòu)、動(dòng)力消耗、檢修操作等予以全面考慮，采取經(jīng)濟(jì)而合理的強(qiáng)化傳熱的方法。

第六章傳熱設(shè)備1/11/2023七板式換熱器

板式換熱器主要由一組長方形的薄金屬板平行排列、夾緊組裝于支架上而構(gòu)成。兩相鄰板片的邊緣襯有墊片，壓緊后可以達(dá)到密封的目的，且可用墊片的厚度調(diào)節(jié)兩板間流體通道的大小

。每塊板的四個(gè)角上，各開一個(gè)圓孔，其中有兩個(gè)圓孔和板面上的流道相通，另外兩個(gè)圓孔則不相通，它們的位置在相鄰的板上是錯(cuò)開的，以分別形成兩流體的通道。冷、熱流體交替地在板片兩側(cè)流過，通過金屬板片進(jìn)行換熱。每塊金屬板面沖壓成凹凸規(guī)則的波紋，以使流體均勻流過板面，增加傳熱面積，并促使流體的湍動(dòng)，有利于傳熱。板式換熱器的優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)緊湊、單位體積設(shè)備提供的傳熱面積大；總傳熱系數(shù)高，如對(duì)低粘

度液體的傳熱，K值可高達(dá)7000W/(m2·℃)；可根據(jù)需要增減板數(shù)以調(diào)節(jié)傳熱面積；檢

修和清洗都較方便等。板式換熱器的缺點(diǎn)是：處理量不大；操作壓強(qiáng)比較低，一般低于15atm，最高也不超過20atm；因

受墊片耐熱性能的限制，操作溫度不能太高，一般對(duì)合成橡膠墊圈不超過130℃，壓縮石棉墊圈也低于250℃。

第六章傳熱設(shè)備1/11/2023八螺旋板式換熱器

螺旋板式換熱器是由兩塊薄金屬板焊接在一塊分隔擋板(圖中心的短板)上并卷成螺旋形而構(gòu)成的。兩塊薄金屬板在器內(nèi)形成兩條螺旋形通道，在頂、底部上分別焊有蓋板或封頭。進(jìn)行換熱時(shí)，冷、熱流體分別進(jìn)入兩條通道，在器內(nèi)作嚴(yán)格的逆流流動(dòng)。"Ⅰ"型結(jié)構(gòu)：兩個(gè)螺旋流道的兩側(cè)完全焊接密封的"Ⅰ"型結(jié)構(gòu)，稱為不可拆結(jié)構(gòu)。兩流體均作螺旋流動(dòng)，通常冷流體由外周流向中心，熱流體從中心流向外周，即完全逆流流動(dòng)。這種型式主要用于液體與液體間的傳熱。"Ⅱ"型結(jié)構(gòu)：一個(gè)螺旋流道的兩側(cè)焊接密封，另一流道的兩側(cè)是敞開的，因而一流體在螺旋流道中作螺旋流動(dòng)，另一流體則在另一流道中作軸向流動(dòng)。這種型式適用于兩流體的流量差別很大的場合，常用作冷凝器、氣體冷卻器等。

"Ⅲ"型結(jié)構(gòu)：一種流體作螺旋流動(dòng)，另一流體是軸向流動(dòng)和螺旋流動(dòng)的組合。適用于蒸氣的冷凝冷卻螺旋板換熱器的直徑一般在1.6m以內(nèi)，板寬200～1200mm，板厚2～4mm，兩板間的距離為5～25mm。常用材料為碳鋼和不銹鋼。

第六章傳熱設(shè)備1/11/2023螺旋板換熱器的優(yōu)點(diǎn)：

(1)總傳熱系數(shù)高

由于流體在螺旋通道中流動(dòng)，在較低的雷諾數(shù)下即可達(dá)到湍流(一般Re=1400～1800，有時(shí)低到500)，并且選用較高的流速(對(duì)液體為2m/s，氣體為20m/s)，故總傳熱系數(shù)較大。

(2)不易堵塞

由于流體的流速較高，流體中懸浮物不易沉積下來，并且任何沉積物將減小單流道的橫斷面，因而速度增大，對(duì)堵塞區(qū)域又起沖刷作用，故螺旋板換熱器不易被堵塞。

(3)能利用低溫?zé)嵩?，能精密控制溫?/p>

這是由于流體流動(dòng)的流道長及兩流體完全逆流的緣故。

(4)結(jié)構(gòu)緊湊

單位體積的傳熱面積約為列管式換熱器的3倍。螺旋板式換熱器的缺點(diǎn)：

(1)操作壓強(qiáng)和溫度不宜太高

目前最高操作壓強(qiáng)為20atm，溫度約在400℃以下。

(2)不易檢修

因整個(gè)換熱器為卷制而成，一旦發(fā)生泄漏，修理內(nèi)部很困難。

第六章傳熱設(shè)備1/11/2023九板翅式換熱器

板翅式換熱器的結(jié)構(gòu)形式很多，但其基本結(jié)構(gòu)元件相同，

即在兩塊平行的薄金屬板(稱平隔板)間，夾入波紋狀的金屬翅片，兩邊以側(cè)條密封，組成一個(gè)單元體。將各單元體進(jìn)行不同的疊積和適當(dāng)?shù)嘏帕?，再用釬焊給予固定，即可得到常用的逆、并流和錯(cuò)流的板翅式換熱器的組裝件，稱為芯部或板束。然后將帶有流體進(jìn)、出口的集流箱焊到板束上，就成為板翅式換熱器。目前常用的翅片形式有光直型翅片、鋸齒形翅片和多孔型翅片等。

板翅式換熱器的主要優(yōu)點(diǎn)：

(1)總傳熱系數(shù)高，傳熱效果好

由于翅片在不同程度上促進(jìn)了湍流并破壞了傳熱邊界層的發(fā)展，故總傳熱系數(shù)高。據(jù)報(bào)導(dǎo)空氣強(qiáng)制對(duì)流時(shí)對(duì)流傳熱系數(shù)為35～350W/(m2·℃)，油類強(qiáng)制對(duì)流時(shí)傳熱系數(shù)為115～750W/(m2·℃)。同時(shí)冷、熱流體間換熱不僅以平隔板為傳熱面，而且大部分熱量通過翅片傳遞，因此提高了傳熱效果。

(2)結(jié)構(gòu)緊湊

單位體積設(shè)備提供的傳熱面積一般能達(dá)到2500m2，最高可達(dá)4300m2，而