换热器简介

管式换热器之三——管壳式换热器

管壳式换热器又称列管式换热器。是以封闭在 壳体中管束的壁面作为传热面的间壁式换热器。 这种换热器结构较简单，操作可靠，可用各种 结构材料（主要是金属材料）制造，能在高温、 高压下使用，是目前应用最广的类型。
管壳式换热器的结构

结构 ：由壳体、传热管束、管板、折流 板（挡板）和管箱等部件组成。壳体多 为圆筒形，内部装有管束，管束两端固 定在管板上。进行换热的冷热两种流体， 一种在管内流动，称为管程流体；另一 种在管外流动，称为壳程流体。
八、板面式换热器

板面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，通过板片进行热量 交换。它与常规的管壳式换热器相比，在相同 的流动阻力和泵功率消耗情况下，其传热系数 要高出很多，在适用的范围内有取代管壳式换 热器的趋势。
板面式换热器的特点
流道的选择
宜走管内的流体： 1）不洁净和易结垢的流体， 因为管内清洗方便； 2）腐蚀性的流体，因为 可避免管子、壳体同时受腐蚀，且管子便于清 洗和检修； 3）压强高的流体，因为可以节省 壳体材料； 4）有毒的流体，因为可减少泄漏 的机会。

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宜走壳程的介质： 1）饱和蒸汽，因为可便于 及时排除冷凝液，且蒸汽比较干净，清洗比较 方便； 2）被冷却的流体，因为可利用壳体散 热，增强冷却效果； 3）粘度大的流体或流量 小的流体，因为流体在折流板的作用下，可提 高流动对流传热系数； 4）对于刚性结构的换 热器，若两流体的温差大，对流传热系数较大 的介质走壳程，可减少热应力。
七、管壳式换热器的分类

分为固定管板式换热器、U型管式换热器、浮 头式换热器。
管壳式换热器型号的表示方法
型号举例

浮头式换热器
固定管板式换热器
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结构是两端管板和壳体连接在了一起。 适用于管壳程流体温差较小、管外流体较清洁 的场合，温差大于50℃时，需要在壳体上设置 膨胀节。 特点：结构简单，造价低廉；但壳程清洗和检 修困难。
板式换热器图片
板式换热器特点

较高的传热效率 结构紧凑、使用灵活、清洗和维修方便 能精确控制换热温度，应用范围广 缺点是密封周边太长，不易密封，渗漏的可能 性大；承压能力低；使用温度受密封垫片材料 耐温性能的限制不宜过高；流道狭窄，易堵塞， 处理量小；流动阻力大
板翅式换热器

这种换热器的基本结构是在两块平行金属板 （隔板）之间放置一种波纹状的金属导热翅片， 翅片称“二次表面”，在其两侧边缘以封条密 封而组成单元体，对各单元体进行不同的组合 和适当的排列，并用钎焊焊牢，组成的板束， 把若干板束按需要组装在一起，便构成逆流、 错流、错逆流板翅式换热器
换热器图片
换热器1
换热器2（水冷器）
凉水塔
空冷器
空气预热器
四、换热器的作用


它的主要作用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的主要设 备之一。 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。
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辐射：高温热源通过空间射向低温物体，使低 温物体受热升温，这种热量的传递方式叫做辐 射。热辐射与光相似，它以直线方式进行，可 以在真空中传播；辐射可以通过空气和玻璃等 透明介质，而这些透明介质本身吸热极少。表 面黑、粗糙的物体善于吸收热；表面白亮光滑 的物体不善于吸收热和辐射热，但善于反射热。
管壳式换热器示意图
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1-平盖，2-平盖管箱，3-接管法兰，4-管箱法兰，5-固 定管板，6-壳体法兰，7-防冲板，8-仪表接口，9-补 强圈，10-壳体，11-折流板，12-旁路挡板，13-拉杆， 14-定距管，15-支持板，16-螺栓，17-螺母，18-外头 盖垫片，19-外头盖侧法兰，20-外头盖法兰，21-吊耳， 22-放气口，23-凸形封头，24-浮头法兰，25-浮头垫 片，26-球冠形封头，27-浮动管板，28-浮头盖，29外头盖，30-排液口，31-勾圈，32-接管，33-活动鞍 座，34-换热管，35-挡管，36-管束，37固定鞍座， 38-滑道，39-管箱垫片，40-管箱圆筒，41-封头管箱， 42-分程隔板
沉浸式蛇管换热器
蒸汽采样器
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沉浸式换热器：将蛇管沉浸在盛有液体（B 流 体）的容器内，蛇管中流过另一种A流体。通 过管壁，热量由一种流体传递给另一种流体 。 由于蛇管外的流体几乎不动，流速很小，传热 系数很低，故这种换热器只适用于小容量换热。
喷淋式蛇管换热器
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喷淋式换热器：管内热流体（A 流体）通过蛇 管壁与管外喷淋的冷流体（B流体）进行换热。 它主要由蛇管、喷淋装置、滴水板和支柱等组 成。蛇管由上下排列的水平直管借U形肘管顺 次连接在一起。 每排管子最上面设有喷淋装 置,如喷头或水槽等 。 传热效果好，耗水量小。但不适用于因水源不 足或突然停水时易发生意外事故的石油产品。
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套管式换热器的优缺点


它的主要优点是：①结构简单，传热面积增减自如。 因为它由标准构件组合而成，安装时无需另外加工。 ②传热效能高。它是一种纯逆流型换热器，同时还可 以选取合适的截面尺寸，以提高流体速度，增大两侧 流体的给热系数，因此它的传热效果好。液-液换热时, 传热系数为 870～1750W/（m· ℃）。这一点特别适合 于高压、小流量、低给热系数流体的换热。 套管式换热器的缺点是占地面积大；单位传热面积金 属耗量多，约为管壳式换热器的5倍；管接头多，易 泄漏；流阻大。

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
板面式换热器的分类

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、伞板换热器。
螺旋板式换热器

螺旋板式换热器是由两张平行钢板卷制成的具 有两个螺旋通道的螺旋体构成，并在其上安有 端盖（或封板）和接管。螺旋通道的间距靠焊 在钢板上的定距柱来保证。
管式换热器之二——套管式换热器

以同心套管中的内管作为传热元件的换 热器。两种不同直径的管子套在一起组 成同心套管，每一段套管称为“一程”， 程的内管（传热管）借U形肘管，而外 管用短管依次连接成排，固定于支架上 。 热量通过内管管壁由一种流体传递给另 一种流体。
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通常，热流体（A流体）由上部引入,而冷流体 （B流体）则由下部引入。套管中外管的两端 与内管用焊接或法兰连接。内管与U形肘管多 用法兰连接,
板翅式换热器图片
板翅式换热器特点



传热效率较高 ，传热系数比管壳式换热器大 3~10倍 结构紧凑、轻巧，单位体积内的传热面积是管 壳式换热器的十几倍到几十倍 ，而相同条件 下换热器的重量只有管壳式换热器的 10%~65%； 适应性广，可用作气--气、气--液和液--液的热 交换，亦可用做冷凝和蒸发
U型管式换热器
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结构是把每根管子都弯成U型，然后两端都固 定在同一管板上。 每根管子可自由伸缩，来解决热补偿问题。 特点：结构较浮头简单，但管程不易清洗。
浮头式换热器
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结构是一端管板与壳体相连，而另一端管板不 与壳体固定连接，可以沿轴向自由浮动。当壳 体与管束因温度差而引起热膨胀时，管束连同 浮头能在壳体内沿轴向自由伸缩，可完全消除 热应力。在清洗和检修时整个管束可以从壳体 中抽出。因而尽管其结构复杂，造价高，但应 用较为普遍。 特点：可完全消除热应力，便于清洗和检修； 结构复杂，金属耗量较多，造价较高。
螺旋板式换热器图片

螺旋板式换热器特点：


结构紧凑 ，单位体积内的传热面积约为管壳式换热器 的2~3倍 ，传热效率比管壳式换热器高50%~100%左 右 制造简单；材料利用率高 流体单通道螺旋流动，有自冲刷作用，不易结垢 可呈全逆流流动，传热温差小 适用于液-液、气-液流体换热，对于高粘度流体的加 热或冷却、含有固体颗粒的悬浮液的换热，尤为适合
换热器简介
重整组
黄勇
一、热量的传递方式

传导：在受热不均匀的物体中，热从高温处依 靠物体的分子逐渐传到低温处的现象，称为热 的传导。传导作用必须要使物体相互接触才能 完成。
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对流：在液体或气体包括蒸汽中，热量靠物质 的流动从一部分向另一部分转移的传递方式称 为 对流。含热的液体或气体，体积因热而膨 胀，密度减小，于是因重量减轻而上升，其周 围冷的部份就来补充其原来位置，形成了对流。 热的对流只发生在液体或气体中，而且必与传 导同时发生。
五、换热器的分类

换热器按传热方式的不同可分为混合式、蓄热 式和间壁式三类。
混合式换热器

混合式换热器是通过冷、热流体的直接接触、混合进 行热量交换的换热器，又称接触式换热器。由于两流 体混合换热后必须及时分离，这类换热器适合于气、 液两流体之间的换热。例如，化工厂和发电厂所用的 凉水塔中，热水由上往下喷淋，而冷空气自下而上吸 入，在填充物的水膜表面或飞沫及水滴表面，热水和 冷空气相互接触进行换热，热水被冷却，冷空气被加 热，然后依靠两流体本身的密度差得以及时分离。
六、间壁式换热器的分类



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。 管式换热器以管子表面作为传热面，包括蛇管 式换热器、套管式换热器和管壳式换热器。 板面式换热器以板面作为传热面，包括板式换 热器、螺旋板换热器、板翅式换热器、板壳式 换热器和伞板换热器等；
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其他型式换热器是为满足某些特殊要求而设计 的换热器，如刮面式换热器、转盘式换热器和 空气冷却器等。