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1、常见换热器简介,1,1、换热器的定义 以在两种流体之间用来传递热量为基本目的的装置统称换热设备，又称换热器（热交换器）。2、功能 主要功能是保证工艺过程对介质所要求的特定温度，同时也是提高能源利用率、回收利用余热、废热和低位热能。3、应用 换热器的应用十分广泛，它是化工、炼油、动力、原子能、轻工、食品制药和机械制造等行业广泛使用的一种通用设备。换热器既可是一种单独的设备，如加热器、冷却器和凝汽器等；也可是某一工艺设备的组成部分，如氨合成塔内的热交换器。,一、概述,二、换热器的分类,3/20,4/20,二、换热器的分类,列管式换热器 结构比较紧凑，单位体积所具有的传热面积大（40150平方米/立
2、方米），传热效果好，适应性强，操作弹性较大，尤其适用于高温、高压和大型装置中，是管式换热器中应用最普遍的换热器。注意： 当两种流体的温度超过50时，就应当从结构上考虑热膨胀的影响，采取相应的热补偿措施。 根据热补偿方式的不同，列管换热器分为三种形式：1、固定管板式2、浮头式3、U型管式,三、换热器的结构形式和特点-列管式,固定管板式换热器,优点：结构简单、紧凑。在相同的壳体直径内，排管数最多，旁路最少；每根换热管都可以进行更换，且管内清洗方便。缺点：壳程不能进行机械清洗；当换热管与壳体的温差较大（大于50）时产生温差应力，需在壳体上设置膨胀节，因而壳程压力受膨胀节强度的限制不能太高。适用于壳方
3、流体清洁且不易结垢，两流体温差不大或温差较大但壳程压力不高的场合。,浮头式换热器,优点：当换热管与壳体有温差存在，壳体或换热管膨胀时，互不约束，不会产生温差应力；管束可从壳体内抽出，便于管内和管间的清洗。缺点：结构较复杂，用材量大，造价高；浮头盖与浮动管板之间若密封不严，发生内漏，造成两种介质的混合。适用于壳体和管束壁温差较大或壳程介质易结垢的场合。,U型管式换热器,优点：结构简单，只有一个管板，密封面少，运行可靠，造价低；管束可以抽出，管间清洗方便。缺点：管内清洗比较困难；由于管子需要有一定的弯曲半径，故管板的利用率较低；管束最内层管间距大，壳程易短路；内层管子坏了不能更换，因而报废率较高。
4、适用于管、壳壁温差较大或壳程介质易结垢，而管程介质清洁不易结垢以及高温、高压、腐蚀性强的场合。,套管式换热器,套管式换热器：优点：结构简单；能耐高压；传热面积可根据需要增减；适当地选择管内、外径，可使流体的流速增大，且两种流体呈逆流流动，有利于传热。缺点：单位传热面积的金属耗量大；管子接头多，检修清洗不方便。适用于高温、高压及小流量流体间的换热。,蛇管式换热器,优点：结构简单、价格低廉、便于防腐蚀、能承受高压。缺点：由于容器的体积较蛇管的体积大得多，管外流体的传热膜系数较小，故常需加搅拌装置，以提高其传热效率。,喷淋式换热器,优点：检修清理方便，传热效果好等。缺点：体积庞大，占地面积大；冷却水
5、量较大，喷淋不易均匀。蛇管换热器因其结构简单、操作方便、常被用于制冷装置和小型制冷机组中。,列管冷凝器,按材质分类：碳钢、不锈钢、钛材、衬钽、哈氏合金、石墨、石墨改性聚丙烯等 按安装方式：立式、卧式,优点：可在较小的温差下操作，能充分利用低温热源；结构紧凑，单位体积的传热面积约为管壳式换热器的3倍。缺点：操作温度和压力不宜太高，目前最高操作压力为2MPa，温度在400以下；因整个换热器为卷制而成，一旦发现泄漏，维修很困难。,四、换热器的结构形式和特点-板式,螺旋板式换热器,板翅式换热器,板翅式换热器，通常由隔板、翅片、封条、导流片组成。在相邻两隔板间放置翅片、导流片以及封条组成一夹层，称为通道
6、。板翅式换热器结构紧凑，轻巧，适应性强，并且传热效率高；但其易堵塞，不耐腐蚀。目前在工程机械、通用机械等领域，板翅式换热器被广泛应用于各种油、水、气体冷却器等。,平板式换热器,优点：结构紧凑，单位体积设备所提供的换热面积大；组装灵活，具有较高的传热效率，一般约为管壳式换热器的35倍；拆装方便，有利于维修和清洗。缺点：处理量小；操作压力和温度受密封垫片材料性能限制而不宜过高。适用于经常需要清洗、工作环境要求十分紧凑，工作压力在2.5 MPa以下，温度在 -35200场合。,焊接式板式换热器,用焊接结构替代橡胶垫密封, 全焊式和半焊式板式换热器的出现, 消除了由于垫片材料耐温、耐腐蚀、耐压方面的限
7、制。耐压耐温达3. 2MPa 和300, 单台换热面积F 为3m22 000m2。可用于气- 气、气- 液、液- 液的换热和蒸气的冷凝,列管式换热器 结构比较紧凑，单位体积所具有的传热面积大（40150平方米/立方米），传热效果好，适应性强，操作弹性较大，尤其适用于高温、高压和大型装置中，是管式换热器中应用最普遍的换热器。注意： 当两种流体的温度超过50时，就应当从结构上考虑热膨胀的影响，采取相应的热补偿措施。 根据热补偿方式的不同，列管换热器分为三种形式：1、固定管板式2、浮头式3、U型管式,五、换热器的结构形式和特点-夹套式,夹套式换热器夹套式换热器是间壁式换热器的一种，在容器外壁安装夹套
8、制成性能特点结构简单；但其加热面受容器壁面限制，传热系数也不高。为提高传热系数且使釜内液体受热均匀，可在釜内安装搅拌器。当夹套中通入冷却水或无相变的加热剂时，亦可在夹套中设置螺旋隔板或其它增加湍动的措施，以提高夹套一侧的给热系数。为补充传热面的不足，也可在釜内部安装蛇管,五、换热器的结构形式和特点-夹套式,热管式换热器 以热管为传热单元的热管换热器是一种新型高效换热器，它是由壳体、热管和隔板组成的。热管作为主要的传热元件，是一种具有高导热性能的传热装置原理：将壳体抽真空后充入适量的工作液，密闭壳体便构成一只热管。当热源对其一端供热时，工作液自热源吸收热量而蒸发汽化，携带潜热的蒸汽在压差作用下，
9、高速传输至壳体的另一端，向冷源放出潜热而凝结，冷凝液回至热端，再次沸腾汽化。如此反复循环，热量乃不断从热端传至冷端。,六、换热器的结构形式和特点-热管式,热管式换热器,适用范围 特别适用于低温差传热及某些等温性要求较高的场合。热管换热器具有结构简单、使用寿命长、工作可靠、应用范围广等优点，可用于气气、气液和液液之间的换热过程。,其他类型换热器,图2 螺旋缠绕换热器,图1 螺旋折流板换热器,七、换热器的选型和提高热效率的途径,7.1、换热器选型 选择换热器需注意的三个基本参数1）换热介质的温度2）工作压力3）介质物性,例如：管式换热器具有能适应高温、高压场合换热的特点，但是换热效率相对板式换热器
10、而言要低，且体积较大。板式换热器具有结构紧凑、换热效率高的特点，但其不适用于高温高压的换热场合,七、换热器的选型和提高热效率的途径,7.1、换热器选型-流体流经管程或壳程的选择原则：传热效果好；结构简单；清洗方便不洁净或易结垢的液体宜在管程；腐蚀性流体宜在管程，以免管束和壳体同时受到腐蚀；压力高的流体宜在管内，以免壳体承受压力；饱和蒸汽宜走壳程，饱和蒸汽比较清洁，且冷凝液容易排出；流量小而粘度大的流体一般走壳程为宜；需要被冷却物料一般走壳程，便于散热,七、换热器的选型和提高热效率的途径,7.2、提高换热效率的途径强化传热过程传热计算的基本公式：其中：Q为换热量；K为换热系数；S为换热面积；tm
11、为对数平均温差。,七、换热器的选型和提高热效率的途径,7.3、强化传热过程方式：1、增大总传热系数K,方法：降低污垢热阻 通过增大流速冲刷管壁防止污垢沉积，或采用阻垢剂等化学和机械方法来抑制污垢的生成速度，并注意及时消除。提高对流传热系数 增加湍动程度、减少层流底层的厚度，比如：（1）提高流速，增加雷诺系数。如增加折流层数。（2）增加流体的扰动。如采用浅密波纹。,七、换热器的选型和提高热效率的途径,2、增大传热面积S方法：1、提高单位体积内的传热面积，采用小管径，板状换热表面，改变传热面形状等；2、增大对流传热系数小的一侧的面积，如波纹管，翅片管等。,七、换热器的选型和提高热效率的途径,3、提高传热推动力tm方法：1、适当提高加热蒸汽压强，降低冷却水进口温度，确定适宜的出口温度都可提高tm；2、两侧变温情况下，尽量采用逆流流动；,Thanks,29,
