套管式换热器PPT
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换热器类型大全PPT课件
在套管式换热器中，一种流体走管内，另一种流体走环隙
适当选择两管的管径，两流体均可得到较高的流速，且两 流体可以为逆流，对传热有利。另外，套管式换热器构造 较简单，能耐高压，传热面积可根据需要增减，应用方便
缺点：管间接头多，易泄露，占地较大，单位传热面消 耗的金属量大。因此它较适用于流量不大，所需传热面积 不多而要求压强较高的场合。 4）列管式换热器 优点 ：单位体积所具有的传热面积大，结构紧凑、紧固传 热效果好。能用多种材料制造，故适用性较强，操作弹性
螺旋板换热器的主要缺点是： （1）操作压强和温度不宜太高：目前最高操作压强不超过 2Mpa，温度不超过300~400℃。 （2）不易检修：因整个换热器被焊成一体，一旦损坏，修理 很困难。 1． 3）平板式换热器
平板式换热器简称板式换热器，是由一组长方形的薄金 属板平行排列，加紧组装于支架上而构成。两相邻板片的边 缘衬有垫片，压紧后板间形成密封的流体通道，且可用垫片
铝合金不仅导热系数高，而且在零度以下操作时，其延性和 抗拉强度都很高，适用于低温和超低温的场合，故操作范围 广，可在200℃至绝对零度范围内使用。同时因翅片对隔板 有支撑作用，板翅式换热器允许操作压强也比较高，可达 5MPa。 这种换热器的缺点是设备流道很小，易堵塞，且清洗和检修 困难，故所处理的物料应较洁净或预先净制；另外由于隔板 的翅片均由薄铝板制称成，故要求介质对铝不腐蚀。
3、翅片式换热器
1） 翅片管换热器 翅片管换热器是在管的表面加装翅片制成，翅片与管表面的 连接应紧密无间，否则连接处的接触热阻很大，影响传热效 果。常用的连接方法有热套、镶钳、张力缠绕和焊接等方法 。此外，翅片管也可采用整体轧制、整体铸造或机械加工等 方法制造。 当两种流体的对流传热系数相差较大时，在传热系数较小的 一侧加翅片可以强化传热。
适当选择两管的管径，两流体均可得到较高的流速，且两 流体可以为逆流，对传热有利。另外，套管式换热器构造 较简单，能耐高压，传热面积可根据需要增减，应用方便
缺点：管间接头多，易泄露，占地较大，单位传热面消 耗的金属量大。因此它较适用于流量不大，所需传热面积 不多而要求压强较高的场合。 4）列管式换热器 优点 ：单位体积所具有的传热面积大，结构紧凑、紧固传 热效果好。能用多种材料制造，故适用性较强，操作弹性
螺旋板换热器的主要缺点是： （1）操作压强和温度不宜太高：目前最高操作压强不超过 2Mpa，温度不超过300~400℃。 （2）不易检修：因整个换热器被焊成一体，一旦损坏，修理 很困难。 1． 3）平板式换热器
平板式换热器简称板式换热器，是由一组长方形的薄金 属板平行排列，加紧组装于支架上而构成。两相邻板片的边 缘衬有垫片，压紧后板间形成密封的流体通道，且可用垫片
铝合金不仅导热系数高，而且在零度以下操作时，其延性和 抗拉强度都很高，适用于低温和超低温的场合，故操作范围 广，可在200℃至绝对零度范围内使用。同时因翅片对隔板 有支撑作用，板翅式换热器允许操作压强也比较高，可达 5MPa。 这种换热器的缺点是设备流道很小，易堵塞，且清洗和检修 困难，故所处理的物料应较洁净或预先净制；另外由于隔板 的翅片均由薄铝板制称成，故要求介质对铝不腐蚀。
3、翅片式换热器
1） 翅片管换热器 翅片管换热器是在管的表面加装翅片制成，翅片与管表面的 连接应紧密无间，否则连接处的接触热阻很大，影响传热效 果。常用的连接方法有热套、镶钳、张力缠绕和焊接等方法 。此外，翅片管也可采用整体轧制、整体铸造或机械加工等 方法制造。 当两种流体的对流传热系数相差较大时，在传热系数较小的 一侧加翅片可以强化传热。
3认识套管式换热器的结构、优缺点
第七章
知识点1.
认识换热器
认识沉浸式蛇管换热器的结构、优缺点
认识喷淋式换热器的结构、优缺点
知识点2.
第3节
了解管式换 热器在化工 生产中的应 用
知识点3.
认识套管式换热器的结构、优缺点
知识点4.
认识列管式换热器的结构、优缺点
知识点3.认识套管式换热器的结构、优缺点
套管式换热器是由大小不同的 直管制成的同心套管，并由U 型弯头连接而成，每一段套管 称为一程，每程有效长度约为 4～6m，若管子过长，管中间 会向下弯曲。结构优Fra bibliotek点套管式
套管式
优点：在套管式换热器中，一种流体走管内， 另一种流体走环隙。适当选择两管的管径， 两流体均可得到较高的流速，且两流体可以 为逆流，对传热有利。另外，套管式换 热器构造较简单，能耐高压，传热面积可根 据需要减，应用方便。 缺点：管间接头多，易泄露，占地较大，单 位传热面消耗的金属量大。因此它较适用于 流量不大，所需传热面积不多而要求压强较 高的场合。
知识点1.
认识换热器
认识沉浸式蛇管换热器的结构、优缺点
认识喷淋式换热器的结构、优缺点
知识点2.
第3节
了解管式换 热器在化工 生产中的应 用
知识点3.
认识套管式换热器的结构、优缺点
知识点4.
认识列管式换热器的结构、优缺点
知识点3.认识套管式换热器的结构、优缺点
套管式换热器是由大小不同的 直管制成的同心套管，并由U 型弯头连接而成，每一段套管 称为一程，每程有效长度约为 4～6m，若管子过长，管中间 会向下弯曲。结构优Fra bibliotek点套管式
套管式
优点：在套管式换热器中，一种流体走管内， 另一种流体走环隙。适当选择两管的管径， 两流体均可得到较高的流速，且两流体可以 为逆流，对传热有利。另外，套管式换 热器构造较简单，能耐高压，传热面积可根 据需要减，应用方便。 缺点：管间接头多，易泄露，占地较大，单 位传热面消耗的金属量大。因此它较适用于 流量不大，所需传热面积不多而要求压强较 高的场合。
GB151-2014 热交换器ppt课件
器》是一个什 么样的标准，具有怎样的地位？
相关标准 GB150-2011《压力容器》
——压力容器行业基础标准 ——给出了压力容器建造的通用要求，包括材料、设计、 制造检验与验收等内容
1、本标准适用的设计压力 1.1、钢制容器不大于35MPa。 1.2、 其他金属材料制容器按相应引用标准确定。 2、本标准适用的设计温度范围 2.1 设计温度范围：－269℃～900℃。 2.2 钢制容器不得超过按GB 150.2 中列入材料的允许使用温度范围。 2.3 其他金属材料制容器按本部分相应引用标准中列入的材料允许使用温度确定
21
22
换热管与管板的连接
胀度（新增概念）
公式：
k=（d2-di-b）/2δx100%
d2——换热管胀后内径mm di——换热管胀前内径mm b——换热管与管板管孔的 径向间隙mm
δ——换热管壁厚mm
23
换热管与管板的连接
胀度可按式6-2计算，机械胀接的胀度可按表6-18选用.当采用其他胀接 方法或材料超出表6-18时，应通过胀接工艺试验确定合适的胀度。
验，换热管与管板连接的拉脱力满足7.4.7（许用拉脱力）的要求。 6.6.1.5强度胀接的结构尺寸要求 a）最小胀接尺寸应取管板名义厚度减去3mm的差值与50mm二者的小值；
超出部分可采用贴胀，当有要求时也可全长采用强度胀接 b）连接尺寸：伸出长度上角标+2改为+1 c）采用柔性胀接工艺时，开槽宽度按式6-3计算，且不得大于13mm。 d）需要时可开多个槽
（如泵壳、压缩机外壳、涡轮机外壳、液压缸等）； d） 核能装置中存在中子辐射损伤失效风险的容器； e） 直接火焰加热的容器； f） 内直径（对非圆形截面，指截面内边界的最大几何尺寸，如：
相关标准 GB150-2011《压力容器》
——压力容器行业基础标准 ——给出了压力容器建造的通用要求，包括材料、设计、 制造检验与验收等内容
1、本标准适用的设计压力 1.1、钢制容器不大于35MPa。 1.2、 其他金属材料制容器按相应引用标准确定。 2、本标准适用的设计温度范围 2.1 设计温度范围：－269℃～900℃。 2.2 钢制容器不得超过按GB 150.2 中列入材料的允许使用温度范围。 2.3 其他金属材料制容器按本部分相应引用标准中列入的材料允许使用温度确定
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换热管与管板的连接
胀度（新增概念）
公式：
k=（d2-di-b）/2δx100%
d2——换热管胀后内径mm di——换热管胀前内径mm b——换热管与管板管孔的 径向间隙mm
δ——换热管壁厚mm
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换热管与管板的连接
胀度可按式6-2计算，机械胀接的胀度可按表6-18选用.当采用其他胀接 方法或材料超出表6-18时，应通过胀接工艺试验确定合适的胀度。
验，换热管与管板连接的拉脱力满足7.4.7（许用拉脱力）的要求。 6.6.1.5强度胀接的结构尺寸要求 a）最小胀接尺寸应取管板名义厚度减去3mm的差值与50mm二者的小值；
超出部分可采用贴胀，当有要求时也可全长采用强度胀接 b）连接尺寸：伸出长度上角标+2改为+1 c）采用柔性胀接工艺时，开槽宽度按式6-3计算，且不得大于13mm。 d）需要时可开多个槽
（如泵壳、压缩机外壳、涡轮机外壳、液压缸等）； d） 核能装置中存在中子辐射损伤失效风险的容器； e） 直接火焰加热的容器； f） 内直径（对非圆形截面，指截面内边界的最大几何尺寸，如：
《换热器类型与结构》PPT课件
进口接管及防冲板的布置
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● 在固定管板式中，两端管板均与壳体采用焊接连接、 且管板兼作法兰用，在浮头式、U形管式及填料函式换 热器中采用可拆连接，将管板夹持在壳体法兰和管箱法 兰之间。
管板与壳体连接结构
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◆ 折流板
● 折流板的作用 引导壳程流体反复地改变方向作错流流动或其他形
式的流动，并可调节折流板间距以获得适宜流速，提高 传热效率。另外，折流板还可起到支撑管束的作用。
●折流板的 分类 常用折流板有弓形和圆盘-圆环形两种
弓形的有单弓形、双弓形及三弓形，单弓形和双弓 形应用最多。
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弓形折流板
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20
圆盘-圆环形折流板
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折流板缺口尺寸
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22
● 折流板的固定 折流板的固定是通过拉杆和定距管来实现的。
拉杆结构
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23
三、管壳式换热器的标准
◆ GB151—1999《管壳式换热器》
是由国家技术监督局发布的关于管壳式换热器的国家 标准。该标准是管壳式换热器设计和制造的主要依据。
◆标准代号为JB／T4714～4720－92
第五章 换热设备
精选课件ppt
1
目录
1 换热设备的类型及应用 2 管壳式换热器
3 其他类型换热设备简介 4 换热设备的使用与维护
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2
第一节 换热设备的类型及应用
一、换热设备的应用
◆ 定义
使传热过程得以实现的设备称之为换热设备。
二、换热设备的类型
◆ 按用途分类
冷却器 冷凝器 加热器 换热器 再沸器 蒸气发生器 废热(或余热)锅炉
换热器(1)
第七节换热器换热器是化工、石油、动力、食品及其它许多工业部门的通用设备，在生产中占有重要地位。
根据冷、热流体热量交换的原理和方式换热器基本上可分为三大类，即间壁式、混和式和蓄热式。
其中间壁式换热器应用最多，以下仅讨论此类换热器。
4-7-1 间壁式换热器的类型传统的间壁式换热器以夹套式和管式换热器为主，管式换热器结构不紧凑；单位换热容积所提供的传热面积小。
随着工业的发展，出现了一些高效紧凑的换热器，如板式和强化管式换热器。
一、管式换热器（一）蛇管换热器蛇管换热器分为两种，一种是沉浸式，另一种是喷淋式。
1．沉浸式蛇管换热器这种换热器是将金属管弯绕成各种与容器相适应的形状（如图4-35）并沉浸在容器内的液体中。
蛇管换热器的优点是结构简单，能承受高压，可用耐腐蚀材料制造；其缺点是容器内液体湍动程度低，管外对流传热系数小。
为提高总传热系数，容器内可安装搅拌器。
2．喷淋式蛇管换热器这种换热器是将换热管成排地固定在钢架上，如图4-36，热流体在管内流动，冷却水从上方喷淋装置均匀淋下，故也称喷淋式冷却器。
喷淋式换热器的管外是一层湍动程度较高的液膜，管外对流传热系数较沉浸式增大很多。
另外，这种换热器大多放置在空气流通之处，冷却水的蒸发亦可带走一部分热量，可起到降低冷却水温度、增大传热推动力的作用。
因此，和沉浸式相比，喷淋式换热器的传热效果大为改善。
（二）套管式换热器套管式换热器系用管件将两种尺寸不同的标准管连接成为同心圆的套管，然后用180°的回弯管将多段套管串联而成，如图4-37所示。
每一段套管称为一程，程数可根据传热要求而增减。
每程的有效长度为4~6m，若管子太长，管中间会向下弯曲，使环形中的流体分布不均匀。
图4-35 蛇管的形状图4-36 喷淋式换热器1―弯管2―循环泵3―控制阀图4-37 套管式换热器套管换热器结构简单，能承受高压，应用方便（可根据需要增减管段数目）。
特别是由于套管换热器同时具备总传热系数大、传热推动力大及能够承受高压强的优点，在超高压生产过程（例如操作压力为300MPa的高压聚乙烯生产过程）中所用的换热器几乎全部是套管式。
套管式换热器图片版
从表1可以看出,二者相比差别明显,套管式热管换热器比常规重力式热管换热 器 在传热效率、节省材料等方面都有很大优势。
Page ▪ 4
各种不同的套管式换热器
▪ 水冷柜机专用套管换热器
双氟单水回路套 管换热器
Page ▪ 5
垂直套管式土壤换热器埋管方式
小型箱式地能热泵机组配备一/两台全 封闭涡旋压缩机、套管式换热器、名 牌元器件
家用热水器
融合使用
Page ▪ 14
壳管式和套管式 换热器双结合， 换热能力更优秀 ，能效比更高。
▪列管式与套管式换热器的融合使用
▪特点：1、改善了设备换热性
▪
2、曾抢了设备竞争力
▪
3、开辟了新的换热理论
▪
4、对板式换热技术的进一步发展有
▪
促进作用
▪
5、拓宽了换热设备的应用领域
▪
6、有利于理想型换热器的研究与探索
THE TUBULAR EXCHANGER MANUFACTURERS ASSOCIATION
Page ▪ 1
原理
Page ▪ 2
优缺点
Page ▪ 3
应用实例1
某化工有限公司系统改造及二期工程中,集中回收2 610 m间歇煤气炉煤气余 热的回收省煤器设计采用了套管式热管(现已投入运行7台)。套管式热管(无翅 片光管)与 常规重力式热管(无翅片光管)的设计对比如表1。
Page ▪ 15
套管式换热器的现状与发展
Page ▪ 16
Page ▪ 17
各种换热器间的对比
换热器 夹套式
性能
传热系数 一般
套管式
较大
蛇管式
沉浸式
较小
喷淋式
较大
板式 翅片管式 板翅 螺旋板 列管式 式式
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各种不同的套管式换热器
▪ 水冷柜机专用套管换热器
双氟单水回路套 管换热器
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垂直套管式土壤换热器埋管方式
小型箱式地能热泵机组配备一/两台全 封闭涡旋压缩机、套管式换热器、名 牌元器件
家用热水器
融合使用
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壳管式和套管式 换热器双结合， 换热能力更优秀 ，能效比更高。
▪列管式与套管式换热器的融合使用
▪特点：1、改善了设备换热性
▪
2、曾抢了设备竞争力
▪
3、开辟了新的换热理论
▪
4、对板式换热技术的进一步发展有
▪
促进作用
▪
5、拓宽了换热设备的应用领域
▪
6、有利于理想型换热器的研究与探索
THE TUBULAR EXCHANGER MANUFACTURERS ASSOCIATION
Page ▪ 1
原理
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优缺点
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应用实例1
某化工有限公司系统改造及二期工程中,集中回收2 610 m间歇煤气炉煤气余 热的回收省煤器设计采用了套管式热管(现已投入运行7台)。套管式热管(无翅 片光管)与 常规重力式热管(无翅片光管)的设计对比如表1。
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套管式换热器的现状与发展
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各种换热器间的对比
换热器 夹套式
性能
传热系数 一般
套管式
较大
蛇管式
沉浸式
较小
喷淋式
较大
板式 翅片管式 板翅 螺旋板 列管式 式式
化工设备(换热器)PPT
化工设备(换热器)
• 换热器概述 • 换热器的设计与选型 • 换热器的应用 • 换热器的维护与保养 • 新型换热器技术与发展趋势
01
换热器概述
定义与作用
定义
换热器是一种用于热量交换的设 备，广泛应用于化工、石油、制 药等领域。
作用
换热器的主要作用是将热量从一 种流体传递给另一种流体，以满 足工艺需求。
智能化
利用传感器、控制器等智能元件， 实现换热器的远程监控、自动控 制和故障诊断，提高设备运行的 安全性和可靠性。
THANKS
感谢观看
强化传热表面
采用翅片、螺旋等强化传热表面，提 高传热效果。
便于清洗和维修
结构设计应便于清洗和维修，减少维 护成本。
03
换热器的应用
在化工行业的应用
化学反应过程中的热量交 换
换热器在化工行业中广泛应用于化学反应过 程中的热量交换，如放热反应和吸热反应的 热量传递。
工艺流程控制
换热器在化工生产过程中起到工艺流程控制的作用 ，通过调节温度、压力等参数，实现对化学反应过 程的有效控制。
食品加工
换热器在食品加工过程中用于加 热和冷却，以实现食品的烹制、
杀菌、保鲜等处理。
饮料生产
换热器在饮料生产过程中用于加 热和冷却，以实现饮料的调配、
灭菌和灌装等处理。
食品包装
换热器在食品包装过程中用于控 制包装材料的温度，以确保食品
包装的质量和安全。
04
换热器的维护与保养
日常维护
每日检查
01
检查换热器的外观是否正常，是否有泄漏、腐蚀、变形等问题。
换热器的分类
按传热原理分类
按结构特点分类
可分为间壁式、混合式和蓄热式换热 器。
• 换热器概述 • 换热器的设计与选型 • 换热器的应用 • 换热器的维护与保养 • 新型换热器技术与发展趋势
01
换热器概述
定义与作用
定义
换热器是一种用于热量交换的设 备，广泛应用于化工、石油、制 药等领域。
作用
换热器的主要作用是将热量从一 种流体传递给另一种流体，以满 足工艺需求。
智能化
利用传感器、控制器等智能元件， 实现换热器的远程监控、自动控 制和故障诊断，提高设备运行的 安全性和可靠性。
THANKS
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强化传热表面
采用翅片、螺旋等强化传热表面，提 高传热效果。
便于清洗和维修
结构设计应便于清洗和维修，减少维 护成本。
03
换热器的应用
在化工行业的应用
化学反应过程中的热量交 换
换热器在化工行业中广泛应用于化学反应过 程中的热量交换，如放热反应和吸热反应的 热量传递。
工艺流程控制
换热器在化工生产过程中起到工艺流程控制的作用 ，通过调节温度、压力等参数，实现对化学反应过 程的有效控制。
食品加工
换热器在食品加工过程中用于加 热和冷却，以实现食品的烹制、
杀菌、保鲜等处理。
饮料生产
换热器在饮料生产过程中用于加 热和冷却，以实现饮料的调配、
灭菌和灌装等处理。
食品包装
换热器在食品包装过程中用于控 制包装材料的温度，以确保食品
包装的质量和安全。
04
换热器的维护与保养
日常维护
每日检查
01
检查换热器的外观是否正常，是否有泄漏、腐蚀、变形等问题。
换热器的分类
按传热原理分类
按结构特点分类
可分为间壁式、混合式和蓄热式换热 器。
传热学-第七章换热器
1
qmc min qmc max
exp（
NTU）1
qmc min qmc max
第七章 换热器
当冷热流体之一发生相变时，即 qmc max 趋于无穷大
时，于是上面效能公式可简化为
1 exp NTU
当两种流体的热容相等时， 公式可以简化为
顺流：
逆流：
1 exp 2NTU
第七章 换热器
a、增加流速 增加流速可改变流态，提高紊流强度。
b、流道中加插入物增强扰动
在管内或管外加进插入物，如金属丝、 金属螺旋环、盘片、麻花铁、翼形物，以及 将传热面做成波纹状等措施都可增强扰动、 破坏流动边界层，增强传热。
第七章 换热器
c、采用旋转流动装臵 在流道进口装涡流发生器，使流体在一
（3）由冷、热流体的4个进、出口温度确定平均温
差，计算时要注意保持修正系数 具有合适
的数值。
（4）由传热方程求出所需要的换热面积 A，并核算
换热面两侧有流体的流动阻力。 （5）如流动阻力过大，改变方案重新设计。
第七章 换热器
对于校核计算具体计算步骤：
（1）先假设一个流体的出口温度，按热平衡式计 算另一个出口温度
第七章 换热器
7.1 换热器简介 用来使热量从热流体传递到冷流体，
以满足规定的工艺要求的装置统称换热器。
分为间壁式、混合式及蓄热式（或称回热 式）三大类。
第七章 换热器
1、间壁式换热器的主要型式 （1）套管式换热器
图7-1 套管式换热器
适用于传热量不大或流体流量不大的情形。
第七章 换热器
（2）壳管式换热器 这是间壁式换热器的一种主要形式，又
(t1
t2
)
套管式换热器
1.结构原理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(图中a)。
热量通过内管管壁由一种流体传递给另一种流体。
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，便于传热管的清洗和增减。
每程传热管的有效长度取4~7米。
这种换热器传热面积最高达18平方米，故适用于小容量换热。
当内外管壁温差较大时，可在外管设置U形膨胀节(图中b)或内外管间采用填料函滑动密封(图中c)，以减小温差应力。
管子可用钢、铸铁、铜、钛、陶瓷、玻璃等制成，若选材得当，它可用于腐蚀性介质的换热。
2.优点这种换热器具有若干突出的优点，所以至今仍被广泛用于石油化工等工业部门。
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，增大两侧流体的传热系数，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、低传热系数流体的换热。
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。
③结构简单，工作适应范围大，传热面积增减方便，两侧流体均可提高流速，使传热面的两侧都可以有较高的传热系数，是单位传热面的金属消耗量大，为增大传热面积、提高传热效果，可在内管外壁加设各种形式的翅片，并在内管中加设刮膜扰动装置，以适应高粘度流体的换热。
④可以根据安装位置任意改变形态，利于安装。
3.缺点①检修、清洗和拆卸都较麻烦，在可拆连接处容易造成泄漏。
②生产中，有较多材料选择受限，由于套管式换热器大多是内管中不允许有焊接，因为焊接会造成受热膨胀开裂，而套管式换热器大多数为了节省空间选择，弯制，盘制成蛇管形态，故有较多特殊的耐腐蚀材料无法正常生产。
换热器培训PPT(1)
换热器培训PPT(1)
2020/11/20
换热器培训PPT(1)
以降低成本。另外，生产所得的油品或化工产品， 需要将其冷却或冷凝，以便储存和运输。以上这些 与热量有关的过程都需要使用换热设备。
使用换热设备是为了达到加热或冷却的目的，如 果将那些需要加热的流体与需要冷却的流体，经过 换热设备相互换热，既可回收热量，又可降低冷却 水的消耗。
➢ 换热管在管板上的排列形式有正三角形、转角正 三角形、正方形和转角正方形等。如图所示。三 角形排管多，结构紧凑，但管外清洗不方便；正 方形排管少，结构不够紧凑，但管外清洗较方便。 一般在固定管板式换热器中多用三角形排列，浮 头式换热器多用正方形排列。
换热器培训PPT(1)
换热器培训PPT(1)
（二）管板及换热管的连接
换热器培训PPT(1)
三、换热器的分类
换热设备的分类方法很多，现将几种常见的分 类方法介绍如下： 1、按用途分类：分为热交换器、冷凝器、蒸发器、 加热器及冷却器等五类。 1）热交换器：两种不同温度的介质进行热量交换， 使一种介质降温而另一种介质升温，以满足各自 的需要。 2）冷凝器：两种不同温度的介质进行热量交换，其 中一种介质由汽态被冷凝成液态。
五、管壳式换热器的主要零部件
（一）换热管及在管板上的排列方式
换热管是管壳式换热器的传热元件，它直接与两 种介质接触，所以换热管的形状和尺寸对传热有 很大的影响。小管径利于承受压力，因而管壁较 薄且在相同的壳径内可以排列较多的管子，使换 热器单位体积的传热面积增大、结垢紧凑，单位 传热面积金属耗量少，传热效率也稍高一些，但 制造麻烦，且小直径管子易结垢，不易清洗。所 以一般对清洁流体用小直径管子，粘性较大的或 污染的流体采用大直径管子。我国管壳式换热器
2020/11/20
换热器培训PPT(1)
以降低成本。另外，生产所得的油品或化工产品， 需要将其冷却或冷凝，以便储存和运输。以上这些 与热量有关的过程都需要使用换热设备。
使用换热设备是为了达到加热或冷却的目的，如 果将那些需要加热的流体与需要冷却的流体，经过 换热设备相互换热，既可回收热量，又可降低冷却 水的消耗。
➢ 换热管在管板上的排列形式有正三角形、转角正 三角形、正方形和转角正方形等。如图所示。三 角形排管多，结构紧凑，但管外清洗不方便；正 方形排管少，结构不够紧凑，但管外清洗较方便。 一般在固定管板式换热器中多用三角形排列，浮 头式换热器多用正方形排列。
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（二）管板及换热管的连接
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三、换热器的分类
换热设备的分类方法很多，现将几种常见的分 类方法介绍如下： 1、按用途分类：分为热交换器、冷凝器、蒸发器、 加热器及冷却器等五类。 1）热交换器：两种不同温度的介质进行热量交换， 使一种介质降温而另一种介质升温，以满足各自 的需要。 2）冷凝器：两种不同温度的介质进行热量交换，其 中一种介质由汽态被冷凝成液态。
五、管壳式换热器的主要零部件
（一）换热管及在管板上的排列方式
换热管是管壳式换热器的传热元件，它直接与两 种介质接触，所以换热管的形状和尺寸对传热有 很大的影响。小管径利于承受压力，因而管壁较 薄且在相同的壳径内可以排列较多的管子，使换 热器单位体积的传热面积增大、结垢紧凑，单位 传热面积金属耗量少，传热效率也稍高一些，但 制造麻烦，且小直径管子易结垢，不易清洗。所 以一般对清洁流体用小直径管子，粘性较大的或 污染的流体采用大直径管子。我国管壳式换热器
换热器基础知识
若薄圆筒壁，且污垢1、管壁1热阻(kb大)不计1时： K hi k ho
111 若提K 高K值：hi ho
若 hih o则 K ho
•两侧h相差很大时，提高对流传热系数较小以侧的h
•两可侧见h相，差总不热大阻时是，由同热时阻提大高(局两部侧对的流h 传热系数小)的那一侧的对流传热所控制
1.恒温传热 指换热的两种流体沿传热面方向温度不发生变化，其特点是在任一处两流体温度恒定，因而在整 个壁面上温度差亦为常数，即：Δt=T-t＝C 如水溶液的蒸发过程及精馏中的再沸器属于此。
实验测定：对现有的换热器，通过实验测定有关的数据，如流体的流量和温度等，再用传热速率 方程计算K值。实验测定可获得较为可靠的K值。实测K值的意义不仅可提供设计换热器的依据，且可 了解传热设备的性能，从而寻求提高设备生产能量的途径。
K值的计算：通过前述公式计算。但计算得到的K值往往与实际值相差很大，主要是由于h关联式 有一定误差及污垢热阻不易估计准确等原因导致。总之，在采用计算得到的K值时应慎重，最好与前 述两种方法对照，以确定合适的K值。
3.间壁式换热器(表面式换热器、间接式换热器)
冷、热流体被固体壁面隔开，互不接触，热量由热流体通过壁面传递给冷流体。形式多样，应用广 泛。本章介绍此类换热器。
适于冷、热流体不允许混和的场合。 如各种管壳式、板式结构的换热器。 1.1.1.2 按用途分 1.加热器：用于把流体加热到所需温度，被加热流体在加热过程中不发生相变。 2.预热器：用于流体的预热，以提高整套工艺装置的效率。 3.过热器：用于加热饱和蒸汽，使其达到过热状态。 4.蒸发器：用于加热液体，使其蒸发汽化。 5.再沸器：用于加热已被冷凝的液体，使其再受热汽化。为蒸馏过程专用设备。 6.冷却器：用于冷却流体，使其达到所需温度。 7.冷凝器：用于冷却凝结性饱和蒸汽，使其放出潜热而凝结液化。
111 若提K 高K值：hi ho
若 hih o则 K ho
•两侧h相差很大时，提高对流传热系数较小以侧的h
•两可侧见h相，差总不热大阻时是，由同热时阻提大高(局两部侧对的流h 传热系数小)的那一侧的对流传热所控制
1.恒温传热 指换热的两种流体沿传热面方向温度不发生变化，其特点是在任一处两流体温度恒定，因而在整 个壁面上温度差亦为常数，即：Δt=T-t＝C 如水溶液的蒸发过程及精馏中的再沸器属于此。
实验测定：对现有的换热器，通过实验测定有关的数据，如流体的流量和温度等，再用传热速率 方程计算K值。实验测定可获得较为可靠的K值。实测K值的意义不仅可提供设计换热器的依据，且可 了解传热设备的性能，从而寻求提高设备生产能量的途径。
K值的计算：通过前述公式计算。但计算得到的K值往往与实际值相差很大，主要是由于h关联式 有一定误差及污垢热阻不易估计准确等原因导致。总之，在采用计算得到的K值时应慎重，最好与前 述两种方法对照，以确定合适的K值。
3.间壁式换热器(表面式换热器、间接式换热器)
冷、热流体被固体壁面隔开，互不接触，热量由热流体通过壁面传递给冷流体。形式多样，应用广 泛。本章介绍此类换热器。
适于冷、热流体不允许混和的场合。 如各种管壳式、板式结构的换热器。 1.1.1.2 按用途分 1.加热器：用于把流体加热到所需温度，被加热流体在加热过程中不发生相变。 2.预热器：用于流体的预热，以提高整套工艺装置的效率。 3.过热器：用于加热饱和蒸汽，使其达到过热状态。 4.蒸发器：用于加热液体，使其蒸发汽化。 5.再沸器：用于加热已被冷凝的液体，使其再受热汽化。为蒸馏过程专用设备。 6.冷却器：用于冷却流体，使其达到所需温度。 7.冷凝器：用于冷却凝结性饱和蒸汽，使其放出潜热而凝结液化。
西安交通大学热传学课件：传热学9-2
d qm1c1 dห้องสมุดไป่ตู้1
d qm2c2 dt 2
《传热学》讲义
14
《传热学》讲义
d qm1c1 dt1 d qm2c2 dt 2
dt1
1 qm1c1
d
dt 2
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d
dt dt1 dt2
dt
1 qmhch
1 qmccc
d
d
d k dA t 15
《传热学》讲义
dt d k dA t
5
《传热学》讲义
壳管式换热器（1-2型）
6
《传热学》讲义
壳管式换热器（2-4型）
7
《传热学》讲义
壳式换热器（螺旋折流板）
8
《传热学》讲义
板式换热器
9
《传热学》讲义
螺旋板式换热器
10
《传热学》讲义
交叉流换热器
11
《传热学》讲义
二 简单顺流与逆流的平均温差计算
传热方程的一般形式
kAtm
dt kdA
t
tx dt k Ax dA
t t
0
ln
tx t
k Ax
16
《传热学》讲义
tx t e(kAx )
tm
1 A
A 0
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t ' A
1
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17
tm
t '
k A
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tm (tm )ctf
• (tm )ctf 是给定的冷热流体的进出口温度布
换热器设计 基本原理 PPT
根据生产任务的要求，给定冷、热流体的质量流
量 qm1、qm2 和4个进、出口温度中的3个，需确定换热
器的型式、结构，计算传热系数k、换热面积A、流动
阻力及结构强度等。
设计计算步骤： (a) 根据给定的换热条件，如流体性质、流量、温 度和压力范围等，选择换热器类型，布置换热面，计
算换热面两侧的表面传热系数 h1、h2 及总传热系数k；
tf1 tf 2
ko
Ao Ai
1
hi
tf1 tf 2
ri
Ao Rw
1
o
1
ho
ro
Ko为以管外壁面积为基准计算的传热系数。
间壁式换热器的总传热热阻
热流体侧对流换热热阻
1 Rw1 h1 A
间壁的导热热阻
Rw
A
Rw
ln(d0 / di
（2）计算证明， 当冷、热流体进出口 温度相同时，逆流的 平均温差大于顺流；
顺流
逆流
（3）逆流时换热面的温度变化大，容易造成热应 力破坏；
其它复杂布置时换热器平均传热温差的计算
对于如图所示的简单多 程交叉流，只要折流一方的 折流次数多于4次，就可以 按纯逆流或纯顺流来计算。
对于复杂的多程交叉流
tm
（2）若有一侧发生相变，P、R中必有一个等于零，
此时 =1。
P t2 t2 t1 t2
R t '1 t1 t2 t2
（3）冷、热流体走管侧还是壳側不影响修正系数， 即不影响传热温差。
(a) : t1 t2 t1 t2 ; (b) : t1 t2 t1 t2
量 qm1、qm2 和4个进、出口温度中的3个，需确定换热
器的型式、结构，计算传热系数k、换热面积A、流动
阻力及结构强度等。
设计计算步骤： (a) 根据给定的换热条件，如流体性质、流量、温 度和压力范围等，选择换热器类型，布置换热面，计
算换热面两侧的表面传热系数 h1、h2 及总传热系数k；
tf1 tf 2
ko
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Ko为以管外壁面积为基准计算的传热系数。
间壁式换热器的总传热热阻
热流体侧对流换热热阻
1 Rw1 h1 A
间壁的导热热阻
Rw
A
Rw
ln(d0 / di
（2）计算证明， 当冷、热流体进出口 温度相同时，逆流的 平均温差大于顺流；
顺流
逆流
（3）逆流时换热面的温度变化大，容易造成热应 力破坏；
其它复杂布置时换热器平均传热温差的计算
对于如图所示的简单多 程交叉流，只要折流一方的 折流次数多于4次，就可以 按纯逆流或纯顺流来计算。
对于复杂的多程交叉流
tm
（2）若有一侧发生相变，P、R中必有一个等于零，
此时 =1。
P t2 t2 t1 t2
R t '1 t1 t2 t2
（3）冷、热流体走管侧还是壳側不影响修正系数， 即不影响传热温差。
(a) : t1 t2 t1 t2 ; (b) : t1 t2 t1 t2
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套管式换热器
Z10075211-20
结构
套管式换热器是用两种尺寸不同的标准管连 接而成同心圆套管，外面的叫壳程，内部的 叫管程。两种不同介质可在壳程和管程内逆 向流动(或同向)以达到换热的效果。
套管式换热器的结构
拆分结构
原理
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（图中a）。热量通过内管管壁由一种流 体传递给另一种流体。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,便于传 热管的清洗和增减。每程传热管的有效长度取4～7米。这种 换热器传热面积最高达18平方米，故适用于小容量换热。当 内外管壁温差较大时,可在外管设置U形膨胀节（图中b）或 内外管间采用填料函滑动密封（图中c），以减小温差应力。 管子可用钢、铸铁、陶瓷和玻璃等制成，若选材得当，它可 用于腐蚀性介质的换热。
优点
结构简单，传热面积增减自如 传热效能高 结构简单，工作适应范围大，传热面积增减 方便，两侧流体均可提高流速，传热面两侧 有较高的传热系数
缺点
单位传热面的金属消耗量大，检修、 清洗和拆卸都较麻烦，在可拆连接 处管 外壁加设各种形式的翅片，并在内管中加设 刮膜扰动装置，以适应高粘度流体的换热。
适用场合
在超高压生产过程， .激光机冷却用，由于铜离子是导电离子，对激光头的腐蚀 激光机冷却用， 激光机冷却用 由于铜离子是导电离子， 性比较强， 性比较强，而内管为无缝不锈钢管的同轴换热器避免了铜离 子对激光头的腐蚀，同时具有高传热系数、体积小、防结垢、 子对激光头的腐蚀，同时具有高传热系数、体积小、防结垢、 不易结冰、不易泄漏等优点。 不易结冰、不易泄漏等优点。 .食品行业用，由于铜是重金属，在食品、饮料中不能含有 食品行业用， 食品行业用 由于铜是重金属，在食品、 铜离子，而用内管为无缝不锈钢管的同轴换热器加热/冷却 铜离子，而用内管为无缝不锈钢管的同轴换热器加热 冷却 牛奶、矿泉水、 牛奶、矿泉水、啤酒等饮品时避免了铜离子的污染 化工行业用等一些特殊场合的冷却/加热用 化工行业用等一些特殊场合的冷却 加热用
Z10075211-20
结构
套管式换热器是用两种尺寸不同的标准管连 接而成同心圆套管，外面的叫壳程，内部的 叫管程。两种不同介质可在壳程和管程内逆 向流动(或同向)以达到换热的效果。
套管式换热器的结构
拆分结构
原理
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（图中a）。热量通过内管管壁由一种流 体传递给另一种流体。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,便于传 热管的清洗和增减。每程传热管的有效长度取4～7米。这种 换热器传热面积最高达18平方米，故适用于小容量换热。当 内外管壁温差较大时,可在外管设置U形膨胀节（图中b）或 内外管间采用填料函滑动密封（图中c），以减小温差应力。 管子可用钢、铸铁、陶瓷和玻璃等制成，若选材得当，它可 用于腐蚀性介质的换热。
优点
结构简单，传热面积增减自如 传热效能高 结构简单，工作适应范围大，传热面积增减 方便，两侧流体均可提高流速，传热面两侧 有较高的传热系数
缺点
单位传热面的金属消耗量大，检修、 清洗和拆卸都较麻烦，在可拆连接 处管 外壁加设各种形式的翅片，并在内管中加设 刮膜扰动装置，以适应高粘度流体的换热。
适用场合
在超高压生产过程， .激光机冷却用，由于铜离子是导电离子，对激光头的腐蚀 激光机冷却用， 激光机冷却用 由于铜离子是导电离子， 性比较强， 性比较强，而内管为无缝不锈钢管的同轴换热器避免了铜离 子对激光头的腐蚀，同时具有高传热系数、体积小、防结垢、 子对激光头的腐蚀，同时具有高传热系数、体积小、防结垢、 不易结冰、不易泄漏等优点。 不易结冰、不易泄漏等优点。 .食品行业用，由于铜是重金属，在食品、饮料中不能含有 食品行业用， 食品行业用 由于铜是重金属，在食品、 铜离子，而用内管为无缝不锈钢管的同轴换热器加热/冷却 铜离子，而用内管为无缝不锈钢管的同轴换热器加热 冷却 牛奶、矿泉水、 牛奶、矿泉水、啤酒等饮品时避免了铜离子的污染 化工行业用等一些特殊场合的冷却/加热用 化工行业用等一些特殊场合的冷却 加热用