6、换热设备
换热设备如何分类
换热设备如何分类
换热设备可按用途、换热方式、结构和材料进行分类。
a.按用途可分为：
(1)加热器。把流体加热到必要的温度，但加热流体没有发生相的变化。
(2)预热器。预先加热流体，为后工序操作提供标准的工艺参数。
(3)过热器。用于把流体(工艺气或蒸汽)加热到过热状态。
(4)蒸发器。用于加热流体，达到沸点以上温度，使其液体蒸发，一般有相的变化。
(5)再沸器。用于使装置中冷凝了的液体再度加热，使其蒸发。
(6)深冷器。用于把流体冷却到0℃以下的低温状态。
(7)冷却器。用于把流体冷却到工艺要求的温度。
(8)冷凝器。用于冷却凝结性气体，使其流体凝结液化。
(9)全凝器。使凝结性气体全部冷凝为液体。
b.按换热方式可分为：
(1)间壁式换热器。把温度不同的两种流体在被壁面分开的空间里流动，通过壁面的导热和流体在壁表面对流，使两种流体之间进行换热。
(2)蓄热式换热器。借助于由固体构成的蓄热体，把热量从高温流体传递给低温流体，蓄热体与高温流体接触一定时间，接受和储蓄了一定热量，然后与低温流体接触一定时间，把热量释放给低温流体。
(3)流体连接间接式换热器。把两个表面式换热器由在其中循环的热载体连接起来的换热器。
(4)直接接触式换热器。是两种流体直接接触进行换热的设备。
c.按结构和材料可分为：
(1)管壳换热器。套管式、管壳式、沉浸式、喷淋式、翅片式。
(2)板式换热器。夹套式、平板式、板式、螺旋板式、翅片板式、板壳式。
(3)新型材料换热器。石墨、聚四氟乙烯、玻璃钢、钛材、锆材换热器。
(4)热管式换热器。多室回转式、离心式、重力热管式、离心热管式。
《化工设备》 换热器
量传递，应用最广泛。
二、间壁式换热器
1、管式换热器 （1）套管式换热器 结构：由两根不同直径、同心组装的直管
和连接内管的U形管组成。 工作原理：进行换热的两种流体分别进入
（1）板式换热器
结构：固定端板、活动端板、传热板片、 密封垫片、压紧和定位装置等构成。
板式换热器的板面通常做成波形以增加刚 度和流体湍流程度，在板片的四周粘贴垫 片，垫片作用：密封；隔出两板片之间的 流体通道。
特点：结构紧凑，传热效率大。便于组装 和拆卸，清洗、除垢方便，但留到狭窄， 处理量小，密封圈较长，流动阻力较大， 承压能力差。
应用：可用于冷凝或蒸发，特别适应低温 和超低温操作。
（4）板壳式换热器
结构：由壳体和板束组成，壳体一般为圆 筒形；板束是由若干长度不等的基本单元 组成，每一单元由两块节距相等的冷轧成 型的金属板条组合并缝焊而成，横截面呈 现扁平状流道。
特点：结构紧凑，容易清洗，压力降小，传热 效率高，但制造复杂，焊接技术要求高。
换热器
第一节 概述
化工生产过程中，常常需要将低温流体加 热或将高温流体冷却，将液体气化或将气 体冷凝，完成这些过程的设备统称为换热 器。
一、换热设备的分类
根据传热原理和实现热量交换的形式不同，分为 三大类。
太阳能热水系统的常用换热设备
太阳能热水系统的常用换热设备
引言
太阳能热水系统是一种利用太阳能来供应热水的热水系统。在这
种系统中，换热设备起着至关重要的作用，它们可以将太阳能转化为
热能，并将热能传递给热水供应系统。本文将介绍太阳能热水系统中
常用的换热设备，并对其特点和应用进行分析和总结。
一、太阳能集热器
太阳能集热器是太阳能热水系统中最关键的换热设备之一。它利
用太阳辐射的热能来加热工作介质，在热水使用过程中提供热能。太
阳能集热器一般由集热板、集热管、吸收涂层等组成。集热板通常采
用高效的太阳能选择性吸收涂层，可以提高太阳辐射吸收率，减少热
损耗。集热管则用于将太阳能转化成热能，并将热能传递给工作介质。
太阳能集热器具有高效、环保、可靠的特点，广泛应用于住宅、
酒店、学校等场所的热水供应系统中。在使用太阳能集热器时，需要
考虑集热面积、方向、倾斜角度等因素，以提高太阳辐射的吸收效果。
二、热水储存罐
热水储存罐是太阳能热水系统中的另一个重要换热设备。它用于
存储由太阳能集热器产生的热水，并在需要的时候供应给用户。热水
储存罐一般采用加固保温的设计，可以减少热量的损失，提高热水的
保温效果。
热水储存罐的容量大小需要根据用户的热水需求来确定，一般来说，家庭用户的热水储存罐容量在100升到300升之间，商业用户的
容量则更大。在选择热水储存罐时，还需要考虑罐体材质、保温层厚
度等因素。
三、热交换器
热交换器是太阳能热水系统中实现热能传递的关键设备之一。它
通过工作介质与热水之间的热交换来实现热能的传递。热交换器一般
由换热管束和壳体组成，工作介质通过换热管束流过，与热水进行热
换热设备种类及应用情况
换热设备种类及应用情况
换热设备是指将热能从一个物体传递到另一个物体的设备，常用于工业生产、能源利用等领域。根据不同的工作原理和应用场景，换热设备可以分为多种类型，下面将详细介绍其中比较常见的几种类型及其应用情况。
1、壳管换热器：
壳管换热器是一种常见的换热设备，它由一组内外套圆柱体（壳体和管束）组成。热媒流体通过壳程，被换热介质从管程中流过，实现热量的传递。壳管换热器广泛应用于化工、石油、空调、电力、食品等行业，常用于蒸发器、冷凝器、加热器和冷却器等设备中。
2、板式换热器：
板式换热器是利用一堆平行放置的板片和密封件组成，通过流体在板片之间的流动实现热量交换。由于其具有紧凑、高效的特点，广泛应用于化工、暖通空调、食品等行业中的热交换系统。
3、螺旋板换热器：
螺旋板换热器是由一对互相螺旋交叉的金属板片组成，通过流体在板片之间的流动来实现换热。螺旋板换热器具有高效、结构简单等特点，适用于高温高压和易结垢的介质。
4、管束换热器：
管束换热器是由管束和壳体组成的，通过热交换介质在管壳之间流动来实现热量交换。它在化工、食品、制药等行业中广泛应用，常见于蒸馏、冷凝、换热等工艺中。
5、空气冷却器：
空气冷却器是通过将热介质与空气进行直接接触换热以实现散热的设备。它广泛应用于汽车制造、发电、空调等领域中，常见于汽车散热器、工业冷却塔等设备中。
6、气体换热器：
气体换热器是用于气体之间或气体与流体之间进行热量传递的设备。它广泛应用于化工、石油、空调等行业中，常见于石油加热炉、工业炉和空调设备中。
7、换热器在日常生活中的应用：
供热流程及换热站设备
供热流程及换热站设备
供热流程是指将热能从供热站输送到用户的过程。一般来说，供热流程包括热能的产生、输送和分配三个环节。而换热站作为供热系统的核心设备之一，起到了热能的交换和升温降温等作用。下面将详细介绍供热流程及换热站的设备。
1.热能的产生
热能的产生主要通过锅炉或热电厂发电过程中的余热等方式得到。锅炉采用燃煤、燃气或燃油等燃料进行燃烧，将热能转化成水蒸汽或热水，然后通过管道输送到换热站。
2.热能的输送
热能的输送主要通过地下管道进行。通常采用预制保温管道，保温材料为硬质聚氨酯泡沫塑料或挤塑聚苯乙烯泡沫塑料。管道采用直缝焊接、聚丙烯外壁镀铝等方法进行保温处理，减少热能的损失。同时，为了保证管道的正常运行，还需设置阀门、过滤器和泵等设备。
3.热能的分配
热能的分配主要通过换热站进行。换热站通常包括热源侧和热用户侧两个部分。
热源侧主要设备有：
(1)热水锅炉：用于产生热水或蒸汽，根据用户需要选择合适的锅炉型号和燃烧方式。
(2)热交换器：用于将锅炉产生的热水或蒸汽与供热系统中的回水进行热交换，提高供热系统的效率。
(3)泵：用于将热水或蒸汽从锅炉输送到用户侧，保证供热系统的正常运行。
(4)阀门：用于控制供热系统的进、出口流量，平衡热能的分配。
热用户侧主要设备有：
(1)热交换器：用于将换热站输送过来的热水或蒸汽与用户侧的水进行热交换，提供热水供给用户使用。
(2)热量计量仪：用于对用户消耗的热能进行测量，实现按照实际使用量进行计费。
(3)泵：用于将用户侧的水循环输送回换热站，实现供热系统的循环运行。
总之，供热流程及换热站设备的设计和运行至关重要，直接影响供热系统的安全性和效率。因此，在设计和运行过程中，需要考虑到系统的热能损失、管道防腐蚀、设备维护等因素，确保供热系统的稳定运行。
换热器 换热设备
缺点：水流速慢，传热能力差。
(5)空气冷却器：
翅片管结构示意图：
翅片的作用：
Baidu Nhomakorabea
增加传热面积及管外流 体的湍动程度。
风机：提高空气流速。
空气冷却器的特点： 优点：省水。 缺点：设备庞大，消耗动力。
(6)板式换热器：
由传热板片、 密封垫片和压 紧装置组成。
板式换热器板片
板式换热器工作原理示意图
折流板：提高壳程流体的流速和湍动 程度。
带膨胀节的固定管板式换热器结构图
(2)浮头式换热器：
浮头式换热器结构图
浮头式换热器的特点：
优点：浮头在壳内自由伸缩，适于冷热 流 体温差较大的情况；换热管和浮头可拉 出壳外，便于管外清洗。
缺点：结构复杂，造价高。
炼油厂广泛采用！
管程分布：
(3)U型管式换热器：
如：裂解炉
蓄热式换热器
直接混合式及蓄热式换热器的特点： 优点：结构简单，传热效率高。
缺点：使用受限（冷热流体能混合时 使用）
三、间壁式换热器： 1.套管式换热器: 直径不同的管子连成同心套管。
管程：流体走管内； 壳程：流体走两管之间的环隙
套管式换热器
套管式换热器的特点：
优点：结构简单，拆装方便，灵活性大 管径可大可小，程数可增可减。
缺点：接头多, 易漏，金属用量大。
换热设备(换热器、热交换器)
换热设备（换热器、热交换 器）
作用：用来实现热量的传递， 使热量由高温流体传递给低 温流体。
换热设备（换热器、热交换器）
地位：在炼油厂，用于换热设 备 的 费 用 约 占 总 费 用 的 35 ％ ~40 ％，在化工厂约占总费用 的10％~20％。
应用
应用
? 在石油化工的许多生产操作 中部无一例外地必须应用换热设 备，如气体压缩输送的冷却、液 体原料贮路的防止凝固、反应过 程的冷却或加热、分离设备的汽 化或冷凝、直至循环水的降温、 环境温度的控制等等。
应用
? 总之，在石油化工生产 中换热设备的应用最为广 泛。
发展趋势
?（1）需求量大：近三十年 来，由于对节约能源和环 境保护的重视，换热设备 的需求量随之增大，换热 技术亦获得迅速发展。
蓄热式换热器（或回热式换热器）
这种蓄热式换热器主要用于废气 温度很高而需要预热空气的场合， 石油化工厂也有用其作为裂解炉的。 由此难免存在着一小部分流体相互 掺和的现象，必须注意可能造成流 体的“污染”问题，由此而可能带 来的安全问题必须有相应的技术措 施。图 8—2为蓄热式换热器示意图。
蓄热式换热器图
? 优点：管外流体的传热系数大，且便于 检修和清洗。
? 缺点：体积庞大，冷却水用量较大，有 时喷淋效果不够理想。
蛇管式换热器
供热流程及换热站设备
供热流程及换热站设备
供热流程主要包括以下几个步骤：热源，输送系统，换热站，用户系统。
2.输送系统：输送系统主要用于将热能从热源输送到换热站。输送系
统中使用的介质多为水蒸汽、热水或热油。输送系统主要由管道、泵站和
阀门组成。管道负责将热介质从热源输送到换热站，泵站负责提供输送介
质所需的动力，而阀门则用于调节介质的流量和压力。
3.换热站：换热站是供热系统中的关键设备，用于将热能从输送系统
中传递给用户系统。换热站通常由换热器、泵组、控制系统等部分组成。
其中，换热器是实现热能传递的核心设备，常见的换热器包括板式换热器、管壳式换热器等。泵组负责为用户系统提供所需的流量和压力，控制系统
则用于监控和调节供热系统的运行状态。
4.用户系统：用户系统是最终利用供热系统提供的热能进行采暖或生
活热水供应的设备组合。用户系统通常包括散热器、暖通设备、热水器等。散热器是最常见的用户设备，通过散热器中的热交换器将热能传递给室内
空气，实现室内的采暖效果。而暖通设备则包括风机盘管、新风机组等，
负责调节室内的温度和湿度。热水器则用于提供生活用热水。
综上所述，供热流程及其中的关键设备包括热源、输送系统、换热站
和用户系统。这些设备和流程协同工作，确保供热系统能够高效稳定地提
供热能，满足用户的需求。同时，不同的供热系统可能采用不同的设备和
流程，根据具体情况进行调整和优化，以提高供热的效果和经济性。
换热站的主要设备及作用
换热站的主要设备及作用
换热站主要设备有水泵、加热器、冷凝器、膨胀室、控制阀等。
1. 水泵：用于将供热或制冷介质循环输送，使其能够到达不同的位置，进行换热。
2. 加热器：用来将低温的供热介质升温，使其提供热量到负荷部位。
3. 冷凝器：用来将高温的供热介质冷凝到低温，以排出热量。
4. 膨胀室：用来装载膨胀蒸发剂，当温度上升时膨胀蒸发剂会发生膨胀，从而使控制阀开启，进行排放热量。
5. 控制阀：用来控制换热器的温度，当温度超过设定值时，控制阀会打开，释放热量，保证换热器工作在正常范围内。
换热器简介
换热器简介
一、换热器概述
换热器是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，以实现不同温度流体间的热能传递，又称热交换器。换热器是实现化工生产过程中热量交换和传递不可缺少的设备。
在换热器中，至少有两种温度不同的流体，一种流体温度较高，放出热量；另一种流体则温度较低，吸收热量。在工程实践中有时也会存在两种以上的流体参加换热，但它的基本原理与前一种情形并无本质上的区别。
在化工、石油、动力、制冷、食品等行业中广泛使用各种换热器，且它们是上述这些行业的通用设备，占有十分重要的地位。随着我国工业的不断发展，对能源利用、开发和节约的要求不断提高，因而对换热器的要求也日益加强。换热器的设计制造结构改进以及传热机理的研究十分活跃，一些新型高效换热器相继问世。
二、换热器的分类
换热器作为传热设备被广泛用于耗能用量大的领域。随着节能技术的飞速发展，换热器的种类越来越多。适用于不同介质、不同工况、不同温度、不同压力的换热器，结构型式也不同，换热器的具体分类如下：
1、换热器按传热原理可分为：
1）间壁式换热器
间壁式换热器是温度不同的两种流体在被壁面分开的空间里流动，通过壁面的导热和流体在壁表面对流，两种流体之间进行换热。因此又称表面式换热器，这类换热器应用最广。间壁式换热器根据传热面的结构不同可分为管式、板面式和其他型式。
2）蓄热式换热器
蓄热式换热器通过固体物质构成的蓄热体，把热量从高温流体传递给低温流体，热介质先通过加热固体物质达到一定温度后，冷介质再通过固体物质被加热，使之达到热量传递的目的。蓄热式换热器有旋转式、阀门切换式等。
换热设备相关资料
换热设备相关资料
换热设备是指用于实现热量传递的机械设备，通常用于加热、冷却或控制流体温度。换热设备包括各种形式的换热器，如板式换热器、壳管式换热器、换热管等，也包括换热泵、换热器组件等。
换热设备的基本原理是利用热交换介质和传热面之间的温度差，通过传热过程实现热量的传递。在使用过程中，热源流体和热负载流体通过换热设备分别进入换热介质的两端，经过传热面的热传递，实现热量的交换。热源流体通常是高温的热源介质，如蒸汽、高温水等，而热负载流体则是需要加热或冷却的流体，如空气、水、油等。
换热设备的应用领域非常广泛，包括工业生产、暖通空调、核能工程、化工及制药等行业。在工业领域，换热设备常常用于加热或冷却生产过程中的流体介质，以实现能源的高效利用及工艺条件的控制。在暖通空调领域，换热设备则常用于建筑空调系统中的供暖、制冷及通风过程中，以提高室内舒适度并满足人们的生活需求。
随着科学技术的不断发展和进步，换热设备的技术水平也在不断提高。新型的换热设备在材料、结构、工艺等方面不断创新，使得换热效果更好、能耗更低、维护更方便，更符合人们对环保与节能的需求。同时，新型换热设备的应用范围也在不断扩大，为各个行业提供更多更好的选择。
总之，换热设备作为实现热能转换和传递的重要设备，在工业
生产和日常生活中具有不可替代的作用。随着科技的不断推进，换热设备将会迎来更多的发展机遇，为人们的生活和生产带来更多便利和效益。非常抱歉，由于篇幅有限，我无法继续为您提供所需字数的内容。但是我可以帮你继续拓展相关的内容，或者帮你做修改和润色。你需要我做什么呢？
机械工程中的传热和换热设备
复合换热器的发展趋势：向高效、节能、环保方向发展
换热设备的工作原理
换热器的分类
按照传热方式分类：直接接触式、间壁式、混合式
按照结构分类：管壳式、板式、螺旋式、套管式、热管式
按照工作原理分类：对流式、传导式、辐射式、相变式
按照用途分类：制冷用、制热用、空调用、工业用、船舶用、航天用
常见的换热器类型及其工作原理
传热和换热设备的分类
按照传热方式分类：传导、对流、辐射
按照工作原理分类：间壁式、混合式、蓄热式
按照用途分类：加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器、再沸器、热交换器
按照换热器结构分类：管壳式、板式、螺旋板式、热管式
传热设备的工作原理
导热
添加标题
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添加标题
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导热的方式：传导、对流、辐射
导热的定义：热量在物体内部或物体之间传递的过程
智能化：利用人工智能、大数据等技术实现传热和换热设备的智能化控制和优化
新型传热和换热材料的研发与应用
研发背景：提高传热效率，降低能耗
发展趋势：更高效、更环保、更耐用的传热和换热材料
应用领域：热交换器、热管理系统、电子设备散热等
材料类型：纳米材料、复合材料、相变材料等
智能化传热和换热设备的研发与应用
节能环保：提高能源利用效率，减少环境污染
材料创新：采用新型材料，提高设备性能和寿命
换热系统的流程及原理
换热系统的流程及原理
换热系统是指将热能从一个物体或过程传递给另一个物体或过程的系统。其中包括了传热介质、换热设备以及热能的传递过程。下面将详细介绍换热系统的流程和原理。
换热系统的流程通常包括以下几个步骤：热源、传热介质、换热设备和热负荷。这些步骤按照顺序完成，完成热能的传递。
首先是热源，换热系统通常有一个热源，它可以是一个锅炉、发电机或其他能够产生大量热能的设备。热源可以通过燃烧或其他方式将能量转化为热能。热源通常由燃料供应，如煤、石油、天然气等。
第二步是传热介质，热能需要通过一个传热介质来传递。传热介质可以是液体、气体或固体。常见的传热介质有水、蒸汽、空气等。传热介质通常通过管道或管道网络送往需要加热或冷却的地方。
第三步是换热设备，换热设备用于将热能从传热介质传递给需要加热或冷却的物体或过程。换热设备通常包括散热器、换热器、冷凝器等。散热器用于将热能散发到环境中，换热器用于将热能传递给另一个流体，冷凝器用于将热能从蒸汽或气体中提取出来。
最后是热负荷，热负荷是指需要加热或冷却的物体或过程。它可以是建筑物、
工业过程、设备等。热负荷需要通过换热设备从传热介质中获取热能或将热能释放到传热介质中。
换热系统的原理是基于热传导、对流和辐射三种传热方式。
热传导是指热能通过物质内部的分子和原子之间的碰撞传递。热传导的速度取决于物质的热传导性能，通常由物质的热导率和厚度决定。在换热设备中，常用的传热介质如金属、陶瓷等具有较高的热传导性能，可以快速传递热能。
对流是指热能通过流体的对流传递。在换热设备中，通常通过流体的流动来实现对流传热。对流传热受到流体的流速、温差和流路形状的影响。当流体与物体表面接触时，热能会通过对流传递给物体表面。
6 换热器概述(各种换热器图片)
（1）夹套式换热器
（2）螺旋板式换热器
板式换热器
基本结构： 1.换热板片 2.固定压紧板 3.活动压紧板 4.夹紧螺栓 5.上导杆 6.下导杆 7.后立柱
结构原理： 可拆卸板式换热器是由许多冲压有波纹薄板按一定间隔，四周通过垫片密封，并用框架和压紧螺 旋重叠压紧而成，板片和垫片的四个角孔形成了流体的分配管和汇集管，同时又合理地将冷 热流体分开，使其分别在每块板片两侧的流道中流动，通过板片进行热交换。
2. 板式换热器
板式换热器是由一系列具有一定波纹形状的金属片叠装而成的一种新型高效换热器。 各种板片之间形成薄矩形通道，通过半片进行热量交换。板式换热器是液—液、 液—汽进行热交换的理想设备。它具有换热效率高、热损失小、结构紧凑轻巧、 占 地面积小、安装清洗方便、应用广泛、使用寿命长等特点。这类换热器一般 不能承受高温高压，但对于压力较低，温度不高或腐蚀性强而需用贵重材料的 场合，却显示出更大的优越性。在相同压力损失情况下，其传热系数比管式换 热器高3-5倍，占地面积为管式换热器的三分之一，热回收率可高达90%以上。
（1）固定管板式换热器
用焊接或胀接的方法固定在管板上，两块管板与外管直接焊接，装有进口或出口管的 顶盖用螺栓与外壳两端法兰相连。它的特点是结构简单，没有壳侧 密封连接，相同的壳体内径排管最多，在有折流板的流动中旁路最小，管程可以分成 任何管程数，因两个管板由管子互相支撑，故在各种管壳式换热器中它的管板最薄， 造价最低，因而得到广泛应用。 缺点：壳程清洗困难，有温差应力存在。当冷热两种流体的平均温差较大，或壳体和 传热管材料膨胀系数相差较大，热应力超过材料的许用应力时，在壳体上需设膨胀 节，由于膨胀节强度的限制，壳程压力不能太高。这种换热器适用于两种介质温差 不大，或温差较大但壳程压力不高，及壳程介质清洁，不易结垢的场合
换热设备
第1章换热设备
思考题6.1
按换热设备热传递原理或传热方式进行分类，可分为以下几种主要形式：
1.直接接触式换热器利用冷、热流体直接接触，彼此混合进行换热。
2.蓄热式换热器借助于由固体构成的蓄热体与热流体和冷流体交替接触，把热量从热流体传递给冷流体。
3.间壁式换热器利用间壁（固体壁面）冷热两种流体隔开，热量由热流体通过间壁传递给冷流体。
4.中间载热体式换热器载热体在高温流体换热器和低温流体换热器之间循环，在高温流体换热器中吸收热量，在低温流体换热器中把热量释放给低温流体。
思考题6.2
1.管式换热器按传热管的结构形式不同大致可分为蛇管式换热器、套管式换热器、缠绕管式换热器和管壳式换热器。
在换热效率、结构紧凑性和单位传热面积的金属消耗量等方面不如其它新型换热器，但它具有结构坚固、可靠、适应性强、易于制造、能承受较高的操作压力和温度等优点。在高温、高压和大型换热器中，管式换热器仍占绝对优势，是目前使用最广泛的一类换热器。
2.板面式换热器按传热板面的结构形式可分为：螺旋板式换热器、板式换热器、板翅式换热器、板壳式换热器和伞板式换热器。
传热性能要比管式换热器优越，由于其结构上的特点，使流体能在较低的速度下就达到湍流状态，从而强化了传热。板面式换热器采用板材制作，在大规模组织生产时，可降低设备成本，但其耐压性能比管式换热器差。
3.其他一些为满足工艺特殊要求而设计的具有特殊结构的换热器，如回转式换热器、热管换热器、聚四氟乙烯换热器和石墨换热器等。
思考题6.3
1.固定管板式：结构简单，承压高，管程易清洁，可能产生较大热应力；适用壳侧介质清洁；管、壳温差不大或大但壳侧压力不高。
过程设备设计-第六章(6.1)
只有在确定了换热器大致轮廓尺寸后,才能进行部件的设计与计算。
六、换热器设计规范：
主要有:《钢制压力容器》GB150-1998 《管壳式换热器》GB150-1999 《压力容器波形膨胀节》GB16749
20
若两种流体不允 许混合，不能采 用蓄热式换热器
热流体
冷流体
图6-2 蓄热式换热器
7
图6-3
沉浸式蛇管
8
图7.3 沉浸式蛇管
过程设备设计
3
水
1
4
2
图6-4
喷淋式冷却器
1-直管；2-U形管；3-水槽；4-齿
9
内管
外管
型肘管
图6-5 套管式换热器
图7.5 套管式换热器
10
过程设备设计
4 3 2
1 6 5
5
热流体
过程设备设计
优点—— 传热效率高、单 位容积传热面积大、 设备结构简单、价格 便宜等。
冷流体
但仅适用于工艺 上允许两种流体 混合的场合
热流体
冷流体
图6-1
直接接触式换热器
6
冷流体
热流体
优点——
结构紧凑、价格 便宜、单位体积 传热面大，适用 于气—气热交换。 如回转式空气预 热器。
载热体
局限——
等角度
并流 流体在换热器中的流向 逆流 错流 决定 管程 流动空间 壳程 计算对数平均温差t
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第6章 换热设备
蓄热式换热器（回热式换热器） 用固体（如填料或多孔格子砖）作为蓄热体，与热流体
和冷流体交替接触，把热流体中的热量传给冷流体 特点： 冷、热流体均与蓄热体接触，故有少量混合， 适于工艺上允许冷、热流体有少量混合的场 合。紧凑、便宜、单位体积传热面积大，适于 气—气热交换的场合。
第6章 换热设备
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第6章 换热设备
蒸发段从热流体吸热，使热管式载热液体蒸发而体积膨 胀，并向冷凝段流动。热管在冷凝段将热量传给冷流体，并 将蒸气冷凝成液体。冷凝液体穿过毛细孔管又流回蒸发段， 如此循环换热。
主要特点：
结构简单、重量轻、经济耐用； 在极小的温差下，具有较高的传热能力； 适于温度范围很大：－200~2000℃，特别适于工业尾气余
第6章 换热设备
(1) 石墨换热器
主要特点：
耐腐蚀性非常好，适于除强氧化酸以外的各种强腐蚀性介质； 导热性好使换热效率高，线膨胀系数小使结构设计容易； 抗压不抗拉，脆性大，结构设计时应充分利用该特点； 热传导具有各向异性，结构设计时应充分利用该特点； 主要结构形式有管壳式和块式。
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(2) 聚四氟乙烯换热器
应用目的
实现把冷流体加热或把热流体冷却，把液体气化或把 蒸气冷凝成液体等工艺目的；实现把生产过程中的余 热或废热回收以便供暖、供汽的工艺目的。
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6.1.2 换热设备分类及其特点 第6章 换热设备
6.1.2.1 按作用原理或传热方式分类
直接接触式换热器（混合式换热器） 冷热流体直接接触、彼此混合 为增加冷、热流体的接触面积以充分换热，换热器常采
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第6章 换热设备
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间壁式换热器（表面式换热器）
第6章 换热设备
在冷、热流体之间设置器壁隔开，使它们互不接触，由 器壁传热
应用广泛，如管壳式换热器、板式换热器等
中间载热体式换热器
两个间壁式换热 器分别通过热流体和冷 流体，循环流动的载热 体将热量从热流体传给 冷流体：
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6.1.2.2 间壁式换热器分类
流道小、易堵塞、不易清洗、难以维修；
适于多种流体在同一换热器内换热，特别适于 低温或超低温场合。
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(4) 板壳式换热器
主要特点：
结构类似于管壳式换热 器，但是用板材做成非 圆形断面的通道； 性能介于管壳式换热器 与板式换热器之间。
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其它型式换热器 特 点： 特殊结构，为满足特殊需要设计
器的2~3倍，传热效率比其高50%~100%；
制造简单、材料利用率高；
流道弯曲而流体有惯性，故有自冲刷作用，不易 结垢；
适于液—液、气—液流体换热，特点适于高粘度、 含固体颗粒流体的换热。
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第6章 换热设备
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(2) 板式换热器
第6章 换热设备
结 构：
类似于板框压滤机，主要由金属板（相当于滤板）、导杆、 密封垫及压紧装置组成。金属板冲压成波纹形或槽形等，以 增加刚度和流体的湍动，提高传热效率，金属板的边角处开 有圆孔，压紧后构成流体的水平通道。导板水平布置，用于 支承金属板并在压紧和松开时导向。金属板被压紧时，密封 垫使金属板之间构成流体的铅垂通道，且保证密封。松开压 紧装置即可清理板间污垢。
主要特点：
结构复杂、密封易失效、密封垫不允许在高温下工作， 通道狭窄堵塞，流体的阻力损失大； 传热效率高、清洗和维修方便； 适于处理从水到高粘度的液体及需要经常清洗的场合。
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第6章 换热设备
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(3) 板翅式换热器
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第6章 换热设备
主要特点：
翅片为波纹状，传热面积大，单位体积内的传 热面积约为管壳式换热器的十几~几十倍，换 热效率是其3~10倍，单位换热量下的重量是 其10%~65%； 结构复杂、造价高；
第6章 换热设备
主要特点：
耐腐蚀，适于强腐蚀介质； 韧性好，能制成小口径薄壁软管，使结构紧凑、灵活； 强度和导热性较差，适于t<150℃、p<1.5MPa的介质； 主要结构形式有管壳式和沉浸式。
(3) 热管换热器
热管：密闭真空的金属管子内镶套用特殊材料制成的毛细孔 管子，管子内充有载热液态介质。
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《过程设备设计》
第六章
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6 换热设备 6.1 概 述
6.1.1 换热设备的应用
பைடு நூலகம்
第6章 换热设备
换热设备——使热量从热流体传递到冷流体的设备
应用广度
化工、炼油、动力、食品、轻工、原子能、制药、机械 等许多工业部门、换热设备的投资在化工厂约占总投资 的10%~20%；在炼油厂约占总投资的35%~40%。
(3) 管壳式换热器
第6章 换热设备
坚固、易于制造、成本低、选材方便； 主要特点：
可靠、处理能力大，适应范围广； 传热效率、金属耗量和结构紧凑性等一般； 应用非常广泛，耐高压、高温
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(4) 缠绕管式换热器
第6章 换热设备
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主要特点：
管子缠绕成单层或多层螺旋管，同层管间不并死， 内、外层管间也有间隔，管侧流体是一种流体， 壳侧流体是另一种（单通道）或另外多种（多通 道）流体（各行其道）；
第6章 换热设备
管式换热器
特点： 利用管子壁面传热；坚固、可靠、适应性强、容易制 造、能承受较高的压力和温度；目前应用最广泛。
(1) 蛇管式换热器
a. 沉浸式蛇管
主要特点： 蛇管形状可根据设备外形确定，非常灵活； 管子可承受较大的介质压力； 管外流体的流速较小，传热效率较低；
常用于高压流体（管内流动）的冷却
适用于同时处理多种介质、在小温差下需要传递 较大热量且管内压力较高的场合。
板面式换热器
特 点：
利用板面（壁）传热； 流体在较低速度下就能湍动，有利于传热； 耐压性能不如管式换热器
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(1) 螺旋板式换热器
第6章 换热设备
主要特点：
两张平行板卷制成两个蜗状体，构成两个蜗状通 道，分别流通冷、热流体； 结构紧凑，单位体积的传热面积约为管壳式换热
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第6章 换热设备
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b. 喷淋式蛇管
第6章 换热设备
管外流体（喷淋水）的流速较快，传热效率较高； 主要特点：
冷却水用量大；便于检修和清洗。
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(2) 套管式换热器
第6章 换热设备
主要特点：
管内流体与管外流体的流速均较快，传热效率较高；金属 耗量大，检修和清洗麻烦；适于高温、高压、小流量的场合。
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