換熱器類型大全

關(guān)于換熱器類型大全一、換熱器的類型根據(jù)傳熱原理和實(shí)現(xiàn)熱交換的方法間壁式混合式蓄熱式換熱面的型式

管式板式翅片式第2頁(yè),共59頁(yè)，2024年2月25日，星期天1、管式換熱器

1）沉浸式換熱器

這種換熱器是將金屬管彎繞成各種與容器相適應(yīng)的形狀（多盤成蛇形，常稱蛇管），并沉浸在容器內(nèi)的液體中。蛇管內(nèi)、外的兩種流體進(jìn)行熱量交換。幾種常見的蛇管形式如圖所示。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉，能承受高壓，可用耐腐蝕材料制造缺點(diǎn)：容器內(nèi)液體湍動(dòng)程度低，管外對(duì)流傳熱系數(shù)小。

第3頁(yè),共59頁(yè)，2024年2月25日，星期天第4頁(yè),共59頁(yè)，2024年2月25日，星期天第5頁(yè),共59頁(yè)，2024年2月25日，星期天第6頁(yè),共59頁(yè)，2024年2月25日，星期天2）噴淋式換熱器噴淋式換熱器也為蛇管式換熱器，多用作冷卻器。這種換熱器是將蛇管成行地固定在鋼架上，熱流體在管內(nèi)流動(dòng)，自最下管進(jìn)入，由最上管流出。冷水由最上面的淋水管流下，均勻地分布在蛇管上，并沿其兩側(cè)逐排流經(jīng)下面的管子表面，最后流入水槽而排出，冷水在各排管表面上流過(guò)時(shí)，與管內(nèi)流體進(jìn)行熱交換。這種換熱器的管外形成一層湍動(dòng)程度較高的液膜，因而管外對(duì)流傳熱系數(shù)較大。另外，噴淋式換熱器常放置在室外空氣第7頁(yè),共59頁(yè)，2024年2月25日，星期天流通處，冷卻水在空氣中汽化時(shí)也帶走一部分熱量，提高了冷卻效果。因此，和沉浸式相比，噴淋式換熱器的傳熱效果要好得多。同時(shí)它還便于檢修和清洗等優(yōu)點(diǎn)。其缺點(diǎn)是噴淋不易均勻。3）套管式換熱器

套管式換熱器是由大小不同的直管制成的同心套管，并由U型彎頭連接而成。每一段套管稱為一程，每程有效長(zhǎng)度約為4~6m，若管子過(guò)長(zhǎng)，管中間會(huì)向下彎曲。在套管式換熱器中，一種流體走管內(nèi)，另一種流體走環(huán)隙第8頁(yè),共59頁(yè)，2024年2月25日，星期天第9頁(yè),共59頁(yè)，2024年2月25日，星期天第10頁(yè),共59頁(yè)，2024年2月25日，星期天第11頁(yè),共59頁(yè)，2024年2月25日，星期天適當(dāng)選擇兩管的管徑，兩流體均可得到較高的流速，且兩流體可以為逆流，對(duì)傳熱有利。另外，套管式換熱器構(gòu)造較簡(jiǎn)單，能耐高壓，傳熱面積可根據(jù)需要增減，應(yīng)用方便缺點(diǎn)：管間接頭多，易泄露，占地較大，單位傳熱面消耗的金屬量大。因此它較適用于流量不大，所需傳熱面積不多而要求壓強(qiáng)較高的場(chǎng)合。4）列管式換熱器

優(yōu)點(diǎn)：?jiǎn)挝惑w積所具有的傳熱面積大，結(jié)構(gòu)緊湊、緊固傳熱效果好。能用多種材料制造，故適用性較強(qiáng)，操作彈性第12頁(yè),共59頁(yè)，2024年2月25日，星期天較大，尤其在高溫、高壓和大型裝置中多采用列管式換熱器。在列管式換熱器中，由于管內(nèi)外流體溫度不同，管束和殼體的溫度也不同，因此它們的熱膨脹程度也有差別。若兩流體的溫差較大，就可能由于熱應(yīng)力而引起設(shè)備變形，管子彎曲，甚至破裂或從管板上松脫。因此，當(dāng)兩流體的溫差超過(guò)50℃時(shí)，就應(yīng)采用熱補(bǔ)償?shù)拇胧?。根?jù)熱補(bǔ)償方法的不同，列管式換熱器分為以下幾種主要形式：（1）固定管板式第13頁(yè),共59頁(yè)，2024年2月25日，星期天固定管板式的兩端管板和殼體制成一體。因此它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和成本低的優(yōu)點(diǎn)。但是殼程清洗和檢修困難，要求殼程流體必須是潔凈而不易結(jié)垢的物料。當(dāng)兩流體的溫差較大時(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)外殼和管束不同的熱膨脹程度。這種補(bǔ)償方法簡(jiǎn)單，但不宜應(yīng)用兩流體溫差過(guò)大（應(yīng)不大于70℃）和殼程流體壓強(qiáng)過(guò)高的場(chǎng)合。第14頁(yè),共59頁(yè)，2024年2月25日，星期天第15頁(yè),共59頁(yè)，2024年2月25日，星期天（2）浮頭式換熱器浮頭式換熱器的特點(diǎn)是有一端管板不與外殼連為一體，可以沿軸向自由浮動(dòng)。這種結(jié)構(gòu)不但完全消除了熱應(yīng)力的影響，且由于固定端的管板以法蘭與殼體連接，整個(gè)管束可以從殼體中抽出，因此便于清洗和檢修。故浮頭式換熱器應(yīng)用較為普遍，但它的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，造價(jià)較高。（3）U型管式換熱器

U型管式換熱器每根管子都彎成U型，進(jìn)出口分別安裝在同一管板的兩側(cè)，封頭用隔板分成兩室。這樣，每根管子第16頁(yè),共59頁(yè)，2024年2月25日，星期天第17頁(yè),共59頁(yè)，2024年2月25日，星期天第18頁(yè),共59頁(yè)，2024年2月25日，星期天可以自由伸縮。而與其他管子和殼體均無(wú)關(guān)。這種換熱器結(jié)構(gòu)比浮頭式簡(jiǎn)單，重量輕，但管程不易清洗，只適用于潔凈而不易結(jié)垢的流體，如高壓氣體的換熱。2、板式換熱器1）夾套式換熱器

夾套式換熱器式最簡(jiǎn)單的板式換熱器，它是在容器外壁安裝夾套制成，夾套與容器之間形成的空間為加熱介質(zhì)或冷卻介質(zhì)的通路。這種換熱器主要用于反應(yīng)過(guò)程的加熱第19頁(yè),共59頁(yè)，2024年2月25日，星期天第20頁(yè),共59頁(yè)，2024年2月25日，星期天或冷卻。在用蒸汽進(jìn)行加熱時(shí)，蒸汽由上部接管進(jìn)入夾套，冷凝水由下部接管流出。作為冷卻器時(shí)，冷卻介質(zhì)（如冷卻水）由夾套下部接管進(jìn)入，由上部接管流出。夾套式換熱器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但其加熱面受容器的限制，且傳熱系數(shù)也不高。為提高傳熱系數(shù)，可在器內(nèi)安裝攪拌器，為補(bǔ)充傳熱面的不足，也可在器內(nèi)安裝蛇管。2）螺旋板式換熱器

螺旋板式換熱器是由兩張間隔一定的平行薄金屬板卷制而成，在其內(nèi)部形成兩個(gè)同心的螺旋形通道。換熱器中央第21頁(yè),共59頁(yè)，2024年2月25日，星期天第22頁(yè),共59頁(yè)，2024年2月25日，星期天設(shè)有隔板，將螺旋形通道隔開，兩板之間焊有定距柱以維持通道間距。在螺旋板兩側(cè)焊有蓋板。冷熱流體分別通過(guò)兩條通道，在器內(nèi)逆流流動(dòng)，通過(guò)薄板進(jìn)行換熱。螺旋板式換熱器的優(yōu)點(diǎn)：1）傳熱系數(shù)高：螺旋流道中的流體由于慣性離心力的作用和定距柱的干擾，在較低的雷諾數(shù)（一般Re=1400~1800或更低些）下即達(dá)到湍流，并且允許選用較高的流速（對(duì)液體為2m/s，氣體為20m/s），故傳熱系數(shù)較高。如水對(duì)水的換熱，其傳熱系數(shù)可達(dá)2000~3000W/（m2.K），而列管式換熱器一般為1000~2000W/（m2.K）。第23頁(yè),共59頁(yè)，2024年2月25日，星期天第24頁(yè),共59頁(yè)，2024年2月25日，星期天第25頁(yè),共59頁(yè)，2024年2月25日，星期天第26頁(yè),共59頁(yè)，2024年2月25日，星期天第27頁(yè),共59頁(yè)，2024年2月25日，星期天第28頁(yè),共59頁(yè)，2024年2月25日，星期天第29頁(yè),共59頁(yè)，2024年2月25日，星期天2）不易結(jié)垢和堵塞：由于流體的速度較高，又有慣性離心力的作用，流體中懸浮的顆粒被拋向螺旋形通道的外緣而受到流體本身的沖刷，故螺旋板換熱器不易結(jié)垢和堵塞，適合處理懸浮液及粘度較大的介質(zhì)。3）能利用溫度較低的熱源：由于流體流動(dòng)的流道較長(zhǎng)和兩流體可進(jìn)行完全逆流，故可在較小的溫差下操作，能充分利用溫度較低的熱源。4）結(jié)構(gòu)緊湊：?jiǎn)挝惑w積的傳熱面積為列管式的3倍，可節(jié)約金屬材料。

第30頁(yè),共59頁(yè)，2024年2月25日，星期天螺旋板換熱器的主要缺點(diǎn)是：（1）操作壓強(qiáng)和溫度不宜太高：目前最高操作壓強(qiáng)不超過(guò)2Mpa，溫度不超過(guò)300~400℃。（2）不易檢修：因整個(gè)換熱器被焊成一體，一旦損壞，修理很困難。1．

3）平板式換熱器平板式換熱器簡(jiǎn)稱板式換熱器，是由一組長(zhǎng)方形的薄金屬板平行排列，加緊組裝于支架上而構(gòu)成。兩相鄰板片的邊緣襯有墊片，壓緊后板間形成密封的流體通道，且可用墊片第31頁(yè),共59頁(yè)，2024年2月25日，星期天的厚度調(diào)節(jié)通道的大小。每塊板的四個(gè)角上，各開一個(gè)圓孔，其中有一對(duì)圓孔和一組板間流道相通，另外一對(duì)圓孔則通過(guò)在孔的周圍放置墊片而阻止流體進(jìn)入該組板間的通道。這兩對(duì)圓孔的位置在相鄰板上是錯(cuò)開的以分別形成兩流體的通道。冷熱流體交錯(cuò)地在板片兩側(cè)流過(guò)，通過(guò)板片進(jìn)行換熱。板片厚度約為0.5~3mm，通常壓制成凹凸地波紋狀。例如人字形波紋板。增加了板的剛度以防止板片受壓時(shí)變形，同時(shí)又使流體分布均勻，增強(qiáng)了流體湍動(dòng)程度和加大了傳熱面積，有利于傳熱。第32頁(yè),共59頁(yè)，2024年2月25日，星期天第33頁(yè),共59頁(yè)，2024年2月25日，星期天第34頁(yè),共59頁(yè)，2024年2月25日，星期天第35頁(yè),共59頁(yè)，2024年2月25日，星期天第36頁(yè),共59頁(yè)，2024年2月25日，星期天第37頁(yè),共59頁(yè)，2024年2月25日，星期天第38頁(yè),共59頁(yè)，2024年2月25日，星期天第39頁(yè),共59頁(yè)，2024年2月25日，星期天第40頁(yè),共59頁(yè)，2024年2月25日，星期天第41頁(yè),共59頁(yè)，2024年2月25日，星期天平板式換熱器的優(yōu)點(diǎn)是：

1）傳熱系數(shù)高：由于平板式換熱器中板面有波紋或溝槽，可在低雷諾數(shù)（Re=200左右）下即達(dá)到湍流。而且板片厚度又小，故傳熱系數(shù)大。例如水對(duì)水的傳熱系數(shù)可達(dá)1500~4700W/（m2.℃）。2）結(jié)構(gòu)緊湊：一般板間距為4~6mm，單位體積設(shè)備可提供的傳熱面為250~1000m2/m3（列管式換熱器只有40~150m2/m3）。平板式換熱器的金屬消耗量可減少一半以上。第42頁(yè),共59頁(yè)，2024年2月25日，星期天3）具有可拆結(jié)構(gòu)：可根據(jù)需要，用調(diào)節(jié)板片數(shù)目的方法增減傳熱面積。操作靈活性大，檢修、清洗也都比較方便。平板式換熱器的主要缺點(diǎn)是允許的操作壓強(qiáng)和溫度都比較低。通常操作壓強(qiáng)低于1.5Mpa，最高不超過(guò)2.0Mpa，壓強(qiáng)過(guò)高容易泄露。操作溫度受墊片材料的耐熱性限制，一般不超過(guò)250℃。另外由于兩板的間距僅幾毫米，流通面積較小，流速又不大，處理量較小。螺旋板式換熱器和平板式換熱器都具有結(jié)構(gòu)緊湊，材料消耗低，傳熱系數(shù)大的特點(diǎn)，都屬于新型的高效緊湊式換熱器。這類換熱器一般都不耐高溫高壓，但對(duì)于壓強(qiáng)較低，溫度不高或腐蝕性強(qiáng)而需用貴重材料的場(chǎng)合，則顯示出更大的優(yōu)越性，目前已廣泛應(yīng)用于食品、輕工和化學(xué)等工業(yè)。第43頁(yè),共59頁(yè)，2024年2月25日，星期天3、翅片式換熱器

1）

翅片管換熱器翅片管換熱器是在管的表面加裝翅片制成，翅片與管表面的連接應(yīng)緊密無(wú)間，否則連接處的接觸熱阻很大，影響傳熱效果。常用的連接方法有熱套、鑲鉗、張力纏繞和焊接等方法。此外，翅片管也可采用整體軋制、整體鑄造或機(jī)械加工等方法制造。當(dāng)兩種流體的對(duì)流傳熱系數(shù)相差較大時(shí)，在傳熱系數(shù)較小的一側(cè)加翅片可以強(qiáng)化傳熱。

第44頁(yè),共59頁(yè)，2024年2月25日，星期天例如用水蒸氣加熱空氣，該過(guò)程的主要熱阻是空氣側(cè)對(duì)流傳熱熱阻。在空氣側(cè)加裝翅片，可以起到強(qiáng)化換熱器傳熱的效果。當(dāng)然，加裝翅片會(huì)使設(shè)備費(fèi)提高，但一般，當(dāng)兩種流體的對(duì)流傳熱系數(shù)之比超過(guò)3：1，采用翅片管換熱器經(jīng)濟(jì)上是合算的。近年來(lái)用翅片管制成的空氣冷卻器（簡(jiǎn)稱空冷器）在化工中應(yīng)用很廣。用空冷代替水冷，不僅在缺水地區(qū)適用，而且在水源充足的地方，采用空冷也可取得較大的經(jīng)濟(jì)效果。

第45頁(yè),共59頁(yè)，2024年2月25日，星期天第46頁(yè),共59頁(yè)，2024年2月25日，星期天1．

2)板翅式換熱器板翅式換熱器是一種更為高效、緊湊、輕巧的換熱器，過(guò)去由于制造成本較高，僅用于宇航、電子、原子能等少數(shù)部門?，F(xiàn)在已逐漸用于石油化工及其它工業(yè)部門，取得良好效果。板翅式換熱器的結(jié)構(gòu)形式很多，但是基本結(jié)構(gòu)元件相同，即在兩塊平行的薄金屬板之間，加入波紋狀或其它形狀的金屬翅片，將兩側(cè)面封死，即成為一個(gè)換熱基本元件。將各基本元件進(jìn)行不同的疊積和適當(dāng)?shù)呐帕校⒂免F焊固定，即可第47頁(yè),共59頁(yè)，2024年2月25日，星期天制成并流、逆流或錯(cuò)流的板束（或稱芯部），然后再將帶由流體進(jìn)出口的接管的集流箱焊在板束上，即成為板翅式換熱器。我國(guó)目前常用的翅片形式有光直型翅片、鋸齒型翅片和多孔型翅片三種板翅式換熱器的優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)高度緊密、輕巧、單位體積設(shè)備所提供的傳熱面一般能達(dá)到2500m2/m3，最高可達(dá)4300m2/m3。通常用鋁合金制造，故重量輕，在相同的傳熱面下，其重量約為列管式的十分之一。由于翅片促進(jìn)了流體的湍動(dòng)并破壞了熱邊界層的發(fā)展，故其傳熱系數(shù)較高；另外第48頁(yè),共59頁(yè)，2024年2月25日，星期天鋁合金不僅導(dǎo)熱系數(shù)高，而且在零度以下操作時(shí)，其延性和抗拉強(qiáng)度都很高，適用于低溫和超低溫的場(chǎng)合，故操作范圍廣，可在200℃至絕對(duì)零度范圍內(nèi)使用。同時(shí)因翅片對(duì)隔板有支撐作用，板翅式換熱器允許操作壓強(qiáng)也比較高，可達(dá)5MPa。這種換熱器的缺點(diǎn)是設(shè)備流道很小，易堵塞，且清洗和檢修困難，故所處理的物料應(yīng)較潔凈或預(yù)先凈制；另外由于隔板的翅片均由薄鋁板制稱成，故要求介質(zhì)對(duì)鋁不腐蝕。

第49頁(yè),共59頁(yè)，2024年2月25日，星期天第50頁(yè),共59頁(yè)，2024年2月25日，星期天

4、熱管熱管是60年代中期發(fā)展起來(lái)堵塞一種新型傳熱元件。它是由一根抽除不凝性氣體的密封金屬管內(nèi)充以一定量的某種工作液體而成。工作液體在熱端吸收熱量而沸騰汽化，產(chǎn)生的蒸汽流至冷端冷凝放出潛熱，冷凝液回至熱端，再次沸騰汽化。如此反復(fù)循環(huán)，熱量不斷從熱端傳至冷端。冷凝液的回流可以通過(guò)不同的方法（如毛細(xì)管作用、重力、離心力）來(lái)實(shí)現(xiàn)，目前應(yīng)用最廣的方法是獎(jiǎng)具有毛細(xì)結(jié)構(gòu)的吸液芯裝在管的內(nèi)壁，利用毛細(xì)管的作用是冷凝液由冷端回流至熱端第51頁(yè),共59頁(yè)，2024年2月25日，星期天采用不同的工作液體（氨、水、汞等）。熱管可以在很寬的溫度范圍內(nèi)使用。熱管的傳熱特點(diǎn)是熱管中的熱量傳遞通過(guò)沸騰汽化、蒸汽流動(dòng)和蒸汽冷凝三步進(jìn)行，由于沸騰和冷凝的對(duì)流傳熱強(qiáng)度都很大，兩端管表面比管截面大很多，而蒸汽流動(dòng)阻力損失又較小，因此熱管兩端溫差可以很小，即能在很小的溫差下傳遞很大的熱流量。與熱管截面相同的金屬壁面的導(dǎo)熱能力比較，熱管的導(dǎo)熱能力可達(dá)最良好的金屬導(dǎo)熱體的103~104倍。因此它特別適用于低溫差傳熱以及某些等溫性要求較高的場(chǎng)合。第52頁(yè),共59頁(yè)，2024年2月25日，星期天熱管的這種傳熱特性為器（或室）內(nèi)外的傳熱強(qiáng)化提供了極有利的手段。例如器兩側(cè)均為氣體的情況，通過(guò)器壁裝熱管，增加熱管兩端的長(zhǎng)度，并在管外裝翅片，就可以大大加速器內(nèi)外的傳熱。此外，熱管還具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用壽命長(zhǎng)，工作可靠，應(yīng)用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。熱管最初主要應(yīng)用于宇航和電子工業(yè)部門，近年來(lái)在很多領(lǐng)域都受到了廣泛的重視，尤其在工業(yè)余熱的利用上取得了很好的效果。第53頁(yè),共59頁(yè)，2024年2月25日，星期天第54頁(yè),共59頁(yè)，2024年2月25日，星期天二、換熱器傳熱過(guò)程的強(qiáng)化

1、傳熱過(guò)程的強(qiáng)化途徑換熱器的強(qiáng)化，就是提高換熱器中冷、熱流體間的傳熱速率。

1）增大傳熱面積

增大傳熱面積，可以提高換熱器的傳熱速率。但是增大傳熱面積不能靠增大換熱器的尺寸來(lái)實(shí)現(xiàn)，而是要從設(shè)備的結(jié)構(gòu)入手，提高單位體積的傳熱面積。如采用小直徑管，用螺旋管、波紋管代替光滑管，采用翅片式換熱器等都是增大傳熱面積的有效方法。第55頁(yè),共59頁(yè)，2024年2月25日，星期天1．

2）

增大平均