1、Logo2-32-3热交换器热交换器n换热器是化工、石油、动力、食品及换热器是化工、石油、动力、食品及其它许多工业部门的通用设备，在生其它许多工业部门的通用设备，在生产中占有很重要的地位。产中占有很重要的地位。n换热器分为换热器分为混合式、蓄热式混合式、蓄热式和和间壁式间壁式三种。三种。混合式式换热混合式式换热混合式式换热混合式式换热（直接接触换热器直接接触换热器直接接触换热器直接接触换热器）换热方式换热方式换热方式换热方式：热、冷流体直接混合进行热交换热、冷流体直接混合进行热交换热、冷流体直接混合进行热交换热、冷流体直接混合进行热交换 设备设备设备设备：混合式换热器混合式换热器混合式换热器混
2、合式换热器 条件条件条件条件：工艺上允许两流体互相混合工艺上允许两流体互相混合工艺上允许两流体互相混合工艺上允许两流体互相混合 其他其他其他其他：在进行传热的在进行传热的在进行传热的在进行传热的同时往往伴有同时往往伴有同时往往伴有同时往往伴有传质过程传质过程传质过程传质过程 混合式冷凝器混合式冷凝器混合式冷凝器混合式冷凝器优点优点优点优点：传热效果好，设备结构简单传热效果好，设备结构简单传热效果好，设备结构简单传热效果好，设备结构简单 蓄热式换热和蓄热器蓄热式换热和蓄热器 优点优点优点优点：结构简单，且可耐结构简单，且可耐结构简单，且可耐结构简单，且可耐高温高温高温高温。缺缺缺缺点点点点：设备
3、体积庞大，且不设备体积庞大，且不设备体积庞大，且不设备体积庞大，且不能完全避免两种流体能完全避免两种流体能完全避免两种流体能完全避免两种流体的混合的混合的混合的混合在化工生产在化工生产在化工生产在化工生产中使用得不太多中使用得不太多中使用得不太多中使用得不太多。蓄蓄蓄蓄热热热热体体体体高温流体高温流体高温流体高温流体低温流体低温流体低温流体低温流体通常在生产中采用二个通常在生产中采用二个通常在生产中采用二个通常在生产中采用二个并并并并联联联联的蓄热器交替地使用的蓄热器交替地使用的蓄热器交替地使用的蓄热器交替地使用间壁间壁式换热和式换热和间壁间壁式换热器式换热器n热流体通过间壁将热热流体通过间壁
4、将热量传递给冷流体，化量传递给冷流体，化工中应用极为广泛。工中应用极为广泛。n特点特点:冷、热两流体冷、热两流体被固体壁面隔开，不被固体壁面隔开，不相混合，通过间壁进相混合，通过间壁进行热量的交换行热量的交换。间间壁壁热流体热流体冷流体冷流体对对流流对对流流导导热热n管式管式 沉浸式沉浸式沉浸式沉浸式换热换热器（蛇管式器（蛇管式器（蛇管式器（蛇管式换热换热器）器）器）器）喷喷淋式淋式淋式淋式换热换热器器器器 套管式套管式套管式套管式换热换热器器器器 列管式列管式列管式列管式换热换热器器器器n板式板式 夹夹套式套式套式套式换热换热器器器器 板式板式板式板式换热换热器器器器n翅片式翅片式 翅片管换
5、热器翅片管换热器翅片管换热器翅片管换热器 板翅式换热器板翅式换热器板翅式换热器板翅式换热器n其它类型，如其它类型，如热管。热管。间壁式换热器的类型间壁式换热器的类型n1.1.管式管式换热器的类型换热器的类型n1).1).沉浸式沉浸式n2).2).喷淋式喷淋式n3).3).套管式套管式n4).4).列管式列管式).).沉浸式蛇管换热器沉浸式蛇管换热器 蛇蛇管管多多以以金金属属管管子子弯弯绕绕而而成成，或或制制成成适适应应容容器器需需要要的的形形状状，沉沉浸浸在在容容器器中中，两两种种流流体体分分别在管内、外进行换热。别在管内、外进行换热。蛇管式换热器蛇管式换热器 优点优点优点优点：结构简单、便于
6、制造、便于防腐、且能承受高压。：结构简单、便于制造、便于防腐、且能承受高压。：结构简单、便于制造、便于防腐、且能承受高压。：结构简单、便于制造、便于防腐、且能承受高压。缺点缺点缺点缺点：管外液体的对流传热系数较小，从而总传热系数亦小，：管外液体的对流传热系数较小，从而总传热系数亦小，：管外液体的对流传热系数较小，从而总传热系数亦小，：管外液体的对流传热系数较小，从而总传热系数亦小，如增设搅拌装置，则可提高传热效果。如增设搅拌装置，则可提高传热效果。如增设搅拌装置，则可提高传热效果。如增设搅拌装置，则可提高传热效果。).).喷淋式换热器喷淋式换热器冷冷水水由由最最上上面面管管子子的的喷喷淋淋装装
7、置置中中淋淋下下，沿沿管管表表面面下下流流，而而被被冷冷却却的的流流体体自自最最下下面面管管子子流流入入，由由最最上面管子中流出，与外面的冷流体进行热交换上面管子中流出，与外面的冷流体进行热交换9优点优点优点优点：传热效果比沉浸式好，便于检修和清洗。：传热效果比沉浸式好，便于检修和清洗。：传热效果比沉浸式好，便于检修和清洗。：传热效果比沉浸式好，便于检修和清洗。缺点缺点缺点缺点：占地较大，水滴溅洒到周围环境，且喷淋不易均匀。：占地较大，水滴溅洒到周围环境，且喷淋不易均匀。：占地较大，水滴溅洒到周围环境，且喷淋不易均匀。：占地较大，水滴溅洒到周围环境，且喷淋不易均匀。).).套管式换热器套管式换
8、热器 注注意意：适适当当选选择择两两个个管管径径，以以使使内内管管与与环环隙隙间间的的流流体体呈呈湍湍流流状状态态，使使具具有有较较高高的的总总传传热热系系数数，同同时时也也减减少少垢层的形成。垢层的形成。优优点点：结结构构简简单单、能能耐耐高高压压、制制造造方方便便、应应用用灵灵便便、传热面易于增减。传热面易于增减。缺缺点点：单单位位传传热热面面的的金金属属消消耗耗量量很很大大，占占地地较较大大，故故一一般般适适用用于于流流量量不不大大、所所需需传传热热面面亦亦不不大大及及高高压压的的场场合。合。).).列管式换热器列管式换热器 又称管壳式又称管壳式换热器换热器历史悠久，工业上应用最广泛历史
9、悠久，工业上应用最广泛优点：单位体积所具有的优点：单位体积所具有的传热面积大传热面积大，结构结构紧凑、坚固，传热效果好紧凑、坚固，传热效果好。能用多种材料制。能用多种材料制造，适用性强，造，适用性强，广泛应用于高温、高压和大广泛应用于高温、高压和大型设备型设备。结结构构：壳壳体体、管管束束、管管板板（又又称称花花板板）、封头封头（端盖）等。（端盖）等。单程列管换热器单程列管换热器流体流经管束称为流体流经管束称为流经管程流经管程，该流体称为该流体称为该流体称为该流体称为管程流体；管程流体；管程流体；管程流体；流体流经管间环隙称为流体流经管间环隙称为流体流经管间环隙称为流体流经管间环隙称为流经壳程
10、流经壳程，流经壳程，流经壳程，该流体称为该流体称为该流体称为该流体称为壳程流体。壳程流体。壳程流体。壳程流体。单程列管式换热器单程列管式换热器单程列管式换热器单程列管式换热器11外壳外壳外壳外壳 2 2管束管束管束管束 3 3、44接管接管接管接管55封头封头封头封头 6 6管板管板管板管板 7 7挡板挡板挡板挡板 换热器内通过管内的流体每通过一次管束称为换热器内通过管内的流体每通过一次管束称为一一个管程个管程；管程数多有利于提高管程流体的流速和对；管程数多有利于提高管程流体的流速和对流传热系数，但能量损失增加，传热温度差小，程流传热系数，但能量损失增加，传热温度差小，程数以数以2、4、6程
11、多见。程多见。管外流体每通过一次壳体成为管外流体每通过一次壳体成为一个壳程一个壳程。在管。在管外装有外装有折流板（或挡板）折流板（或挡板）可以提高壳程流体的流速，可以提高壳程流体的流速，以保持较高的传热系数，折流板形式常用的有弓形以保持较高的传热系数，折流板形式常用的有弓形和盘环形两种。折流板同时起中间支架作用。和盘环形两种。折流板同时起中间支架作用。a.固定管板式固定管板式换热换热器器两端管板和壳体制成一体两端管板和壳体制成一体两端管板和壳体制成一体两端管板和壳体制成一体缺点是缺点是缺点是缺点是清洗和检修困难清洗和检修困难清洗和检修困难清洗和检修困难由于管内外流体温度不同，管束和壳体的温度也
12、由于管内外流体温度不同，管束和壳体的温度也由于管内外流体温度不同，管束和壳体的温度也由于管内外流体温度不同，管束和壳体的温度也不相同，因此它们的不相同，因此它们的不相同，因此它们的不相同，因此它们的热膨胀程度也有差别热膨胀程度也有差别热膨胀程度也有差别热膨胀程度也有差别。若两流体的温差较大，就可能由于若两流体的温差较大，就可能由于若两流体的温差较大，就可能由于若两流体的温差较大，就可能由于热应力热应力热应力热应力而而而而引起引起引起引起设备的变形设备的变形设备的变形设备的变形，管子弯曲，甚至破裂或从管板上松，管子弯曲，甚至破裂或从管板上松，管子弯曲，甚至破裂或从管板上松，管子弯曲，甚至破裂或从
13、管板上松脱。脱。脱。脱。因此，当两流体的温差超过因此，当两流体的温差超过 50 oC 时，就应采取时，就应采取热补偿措施。热补偿措施。n补偿的方式有以下三种：补偿的方式有以下三种：热补偿方法热补偿方法浮浮浮浮头头头头补补补补偿偿偿偿：换换换换热热热热器器器器两两两两端端端端管管管管板板板板之之之之一一一一不不不不固固固固定定定定在在在在外外外外壳壳壳壳上上上上（此此此此端端端端称称称称为为为为浮浮浮浮头头头头），当当当当管管管管子子子子受受受受热热热热或或或或受受受受冷冷冷冷时时时时，连连连连同同同同浮浮浮浮头头头头一一一一起起起起自自自自由由由由伸伸伸伸缩缩缩缩，而而而而与外壳的膨胀无关。与
14、外壳的膨胀无关。与外壳的膨胀无关。与外壳的膨胀无关。补补补补偿偿偿偿圈圈圈圈补补补补偿偿偿偿：在在在在外外外外壳壳壳壳上上上上焊焊焊焊上上上上一一一一个个个个补补补补偿偿偿偿圈圈圈圈。当当当当外外外外壳壳壳壳和和和和管管管管子子子子热热热热胀胀胀胀冷冷冷冷缩缩缩缩时时时时，补补补补偿偿偿偿圈圈圈圈发发发发生生生生弹弹弹弹性性性性形形形形变变变变，防防防防止止止止壳壳壳壳体体体体和和和和管管管管束束束束受受受受热热热热膨膨膨膨胀胀胀胀不不不不同导致的设备变形、管子扭弯或松脱。同导致的设备变形、管子扭弯或松脱。同导致的设备变形、管子扭弯或松脱。同导致的设备变形、管子扭弯或松脱。U U形形形形管管管
15、管补补补补偿偿偿偿：将将将将管管管管子子子子两两两两端端端端都都都都固固固固定定定定在在在在同同同同一一一一管管管管板板板板上上上上，每每每每根根根根管管管管子子子子都都都都弯弯弯弯成形，成形，成形，成形，可以自由伸缩，与其他管子和外壳无关。可以自由伸缩，与其他管子和外壳无关。可以自由伸缩，与其他管子和外壳无关。可以自由伸缩，与其他管子和外壳无关。a.补补偿偿圈圈补补偿偿：在在外外壳壳上上焊焊上上一一个个补补偿偿圈圈。当当外外壳壳和和管管子子热热胀胀冷冷缩缩时时，补补偿偿圈圈发发生生弹弹性性形形变变，防防止止壳壳体体和和管管束束受受热热膨膨胀胀不不同同导导致的设备变形、管子扭弯或松脱。致的设备
16、变形、管子扭弯或松脱。b.b.浮头式换热器浮头式换热器：有一端管板不与外壳连为一：有一端管板不与外壳连为一体，可以沿轴自由浮动体，可以沿轴自由浮动，此端称为浮头，当管，此端称为浮头，当管子受热或受冷时，连同浮头一起自由伸缩，而子受热或受冷时，连同浮头一起自由伸缩，而与外壳的膨胀无关。与外壳的膨胀无关。c.c.U U型管换热器型管换热器：每根管子都弯成形：每根管子都弯成形将管子两端都固定在同一管板上，每根管子将管子两端都固定在同一管板上，每根管子可以自由伸缩，与其他管子和外壳无关。可以自由伸缩，与其他管子和外壳无关。2、板式换热器、板式换热器板板式式换换热热器器是是以以板板壁壁为为换换热热壁壁的
17、的换换热热器器，常常见见的的有有1)1)夹夹套套式式、2)螺螺旋旋板式板式 和和 3)3)平板式平板式三种。三种。夹夹夹夹套套套套装装装装在在在在容容容容器器器器外外外外部部部部，在在在在夹夹夹夹套套套套和和和和器器器器壁壁壁壁间间间间形形形形成成成成密密密密闭闭闭闭空空空空间间间间，作作作作为为为为流流流流体通道。体通道。体通道。体通道。1).夹套式换热器夹套式换热器 结结结结构构构构简简简简单单单单，主主主主要要要要用用用用于于于于反反反反应应应应器器器器的的的的加加加加热热热热或或或或冷冷冷冷却却却却。适适适适于于于于传传传传热热热热量量量量不不不不大大大大的的的的场场场场合合合合，为为
18、为为提提提提高高高高传传传传热热热热性性性性能能能能，可可可可在在在在容容容容器器器器内内内内安装搅拌器安装搅拌器安装搅拌器安装搅拌器，使器内液体作，使器内液体作，使器内液体作，使器内液体作强制对流强制对流强制对流强制对流。注意事项：注意事项：l当用蒸汽进行加热时，当用蒸汽进行加热时，蒸汽由上部接管进入蒸汽由上部接管进入夹套，冷凝水由下部夹套，冷凝水由下部接管中排出。接管中排出。l用用于于冷冷却却时时，则则冷冷却却水水由由下下部部进进入入，由由上上部部流流出。出。l由由于于夹夹套套内内部部清清洗洗困困难难，故故一一般般用用不不易易产产生生垢垢层的水蒸汽、冷却水等作为载热体。层的水蒸汽、冷却水等
19、作为载热体。).).夹套式换热器夹套式换热器 ).).螺旋板式换热器螺旋板式换热器 优优点点：结结构构紧紧凑凑，单单位位体体积积提提供供的的传传热热面面积积大大，总总传传热热系系数数较较大大，传传热效率高，不易堵塞。热效率高，不易堵塞。缺缺点点：操操作作压压力力和和温温度度不不能能太太高高，流流体体阻力大，不易检修。阻力大，不易检修。).).螺旋板式换热器螺旋板式换热器 ).).平平板式换热器板式换热器 由一组长方形的薄金由一组长方形的薄金由一组长方形的薄金由一组长方形的薄金属板平行排列、夹紧组装属板平行排列、夹紧组装属板平行排列、夹紧组装属板平行排列、夹紧组装于支架上而构成于支架上而构成于支
20、架上而构成于支架上而构成。每块金属板面冲压成每块金属板面冲压成每块金属板面冲压成每块金属板面冲压成凹凸规则的波纹凹凸规则的波纹凹凸规则的波纹凹凸规则的波纹。增强刚度增强刚度增强刚度增强刚度，不致受压变形；，不致受压变形；，不致受压变形；，不致受压变形；增增增增强强强强液液液液体体体体的的的的湍湍湍湍动动动动程程程程度度度度，增增增增大大大大传传传传热热热热面面面面积积积积，亦亦亦亦利利利利于于于于流流流流体的均匀分布。体的均匀分布。体的均匀分布。体的均匀分布。冷、热流体交替地在板片两侧冷、热流体交替地在板片两侧冷、热流体交替地在板片两侧冷、热流体交替地在板片两侧流过，流过，流过，流过，通过金属
21、板片进行换热通过金属板片进行换热通过金属板片进行换热通过金属板片进行换热。它们的位置在相邻板上是它们的位置在相邻板上是它们的位置在相邻板上是它们的位置在相邻板上是错开错开错开错开的的的的，以分别形成两流体的通道。，以分别形成两流体的通道。，以分别形成两流体的通道。，以分别形成两流体的通道。两个圆孔和板面上的流道相通，两个圆孔和板面上的流道相通，两个圆孔和板面上的流道相通，两个圆孔和板面上的流道相通，另外两个圆孔则不相通，另外两个圆孔则不相通，另外两个圆孔则不相通，另外两个圆孔则不相通，每块板的四个角上，各开一个圆孔每块板的四个角上，各开一个圆孔每块板的四个角上，各开一个圆孔每块板的四个角上，各
22、开一个圆孔).).平平板式换热器板式换热器 ).).平平板式换热器板式换热器总传热系数高总传热系数高总传热系数高总传热系数高，污垢热阻较小；，污垢热阻较小；，污垢热阻较小；，污垢热阻较小；结构紧凑，单位体积设备提供的结构紧凑，单位体积设备提供的结构紧凑，单位体积设备提供的结构紧凑，单位体积设备提供的传热面积大传热面积大传热面积大传热面积大；操操操操作作作作灵灵灵灵活活活活性性性性大大大大，可可可可调调调调节节节节板板板板片片片片数数数数目目目目以以以以增增增增减减减减传传传传热热热热面面面面积积积积或或或或调调调调节节节节流流流流道适应冷、热流体流量和温度变化；道适应冷、热流体流量和温度变化；
23、道适应冷、热流体流量和温度变化；道适应冷、热流体流量和温度变化；加工加工加工加工制造容易制造容易制造容易制造容易、检修清洗方便检修清洗方便检修清洗方便检修清洗方便、热损失小。、热损失小。、热损失小。、热损失小。缺点：缺点：缺点：缺点：允许允许允许允许操作压力较低操作压力较低操作压力较低操作压力较低，不能超过，不能超过，不能超过，不能超过1961kPa1961kPa，否则容易渗漏；，否则容易渗漏；，否则容易渗漏；，否则容易渗漏；操作操作操作操作温度不能太高温度不能太高温度不能太高温度不能太高，因受垫片耐热性能的限制；，因受垫片耐热性能的限制；，因受垫片耐热性能的限制；，因受垫片耐热性能的限制；处
24、理量不大处理量不大处理量不大处理量不大，因板间距小，流道截面较小，流速不能过大。，因板间距小，流道截面较小，流速不能过大。，因板间距小，流道截面较小，流速不能过大。，因板间距小，流道截面较小，流速不能过大。优点：优点：).).平平板式换热器板式换热器 3.3.翅片式换热器翅片式换热器 ).).翅片管换热器翅片管换热器).).板翅式换热器板翅式换热器).).翅片管换热器翅片管换热器 构造特点构造特点构造特点构造特点：在管子表面上装有在管子表面上装有在管子表面上装有在管子表面上装有径向或轴向翅片径向或轴向翅片径向或轴向翅片径向或轴向翅片 装置翅片，既可装置翅片，既可装置翅片，既可装置翅片，既可扩大
25、扩大扩大扩大传热面积传热面积传热面积传热面积，又可，又可，又可，又可增加增加增加增加流体的湍动流体的湍动流体的湍动流体的湍动，从而提，从而提，从而提，从而提高换热器的传热效果高换热器的传热效果高换热器的传热效果高换热器的传热效果 通常通常，当两种流体的对流传，当两种流体的对流传热系数之比为热系数之比为3：1或更大时，或更大时，宜采用翅片式换热器宜采用翅片式换热器 翅片管换热器翅片管换热器 翅片管换热器翅片管换热器 ).).板翅式换热器板翅式换热器 在两块平行的薄金在两块平行的薄金属板属板(平隔板平隔板)间间，夹夹入入波纹状的金属波纹状的金属翅片，两边以侧条翅片，两边以侧条密封，组成一个单密封，
26、组成一个单元体元体 优点：结构轻巧、紧凑、传热效率高优点：结构轻巧、紧凑、传热效率高缺点：流道小，容易阻塞，清洗检修困难缺点：流道小，容易阻塞，清洗检修困难4.4.热管热管换热器换热器选择换热器时需要考虑冷、热流体的流量、进出口温度、操冷、热流体的流量、进出口温度、操作压力等；作压力等；冷、热流体的物性参数、冷、热流体的物性参数、工艺特点、工艺特点、腐蚀性、悬浮物含量腐蚀性、悬浮物含量；价格、维修等。价格、维修等。我国我国换热器器产业现状状n去年中国换热器产业市场规模在去年中国换热器产业市场规模在500亿亿元左元左右，主要集中于石油、化工、冶金、电力、右，主要集中于石油、化工、冶金、电力、船舶、集中供暖、制冷空调、机械、食品、船舶、集中供暖、制冷空调、机械、食品、制药等领域。制药等领域。n航天飞行器、半导体器件、核电常规岛核航天飞行器、半导体器件、核电常规岛核岛、风力发电机组、太阳能光伏发电多晶岛、风力发电机组、太阳能光伏发电多晶硅生产等领域都需要大量的专业换热器，硅生产等领域都需要大量的专业换热器，这些市场约有这些市场约有130亿亿元的规模。元的规模。
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