换热器类型及应用

壳
式
U形管式换热器
换
热
填料函式换热器
Hale Waihona Puke Baidu
器
釜式重沸器
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➢ 固定管板式换热器
固定管板式换热器
优点：结构简单、紧凑、造价低，管程清洗方便，管子损 坏时易于堵管或更换。
缺点：不易清洗壳程(管外)，壳体和管束中可能产生较
大的热应力。
工作原理
结构
18
适用场合：适用于壳程介质清洁，不易结垢，管程需清 洗以及温差不大或温差虽大但是壳程压力不大的场合。 为减少热应力，通常在固定管板式换热器中设置柔性元 件（如膨胀节、挠性管板等），来吸收热膨胀差。
如热管式换热器。
6
(4) 间壁式
重点
——又称表面式换热器
利用间壁（固体壁面）进行热交换。 冷热两种流体隔开，互不接触，热量 由热流体通过间壁传递给冷流体。
应用最为广泛，形式多种多样， 如管壳式换热器、板式换热器等
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间壁式换热器分类 ----按间壁形状进一步分为
管式换热器
传热管的结构 形式不同
板面式（紧凑式）换热器
金属消耗大，检修、清洗和拆卸较麻烦，可拆连接处易泄漏；
一般用于高温、高压、小流量流体和所需传热面积不大的场合。
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焦化厂焦油工段套管换热器 14
(3) 管壳式换热器
4 3 2
1
6
5
1-管子；2-封头图；73.-6壳体；管4-接壳管式；5换-管热板；器6-折流板
1-管子管壳2式-封换热头器 3-壳体
贵重介质，使用温度受填料的物性限制。现在已很少采用。
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➢ 釜式重沸器
蒸发空间
(f)
管束可以为浮头式、U形管式和固定管板式结构
与浮头式、U形管式换热器一样，清洗维修方便； 可处理不清洁、易结垢介质，能承受高温、高压（无温差应力）。
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序号 2、3、4、7、8、9、12、21 、25 各代表什么零件？
图7-3 带带补膨偿胀器节的的固固定定管管板板式式换换热热器器 19
➢浮头式换热器
浮头端可自由伸缩，无热应力
浮头端
优点： 管内和管间清洗方便，不会产生热应力。
缺点： 结构复杂，设备笨重，造价高，浮头端小盖在
操作中无法检查。 适用场合：壳体和管束之间壁温相差较大，或介质易
结垢的场合。
工作原理
结构图
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换热器
典型过程设备
塔设备
立式储罐 搅拌设备
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1 换热器的类型 2 管式换热器 3 板式换热器
2
1 换热器的类型
按传热方式或工作原理分类
换热器
1 直接接触式换热器 2 蓄热式换热器 3 间壁式换热器 4 中间载热体式换热器
3
(1) 直接接触式（混合式）
又称混合式换热器，利用冷、热 流体直接接触，彼此混合进行换 热。如冷却塔、气压冷凝器等。
换热器构件名称
1-管箱(A,B,C,D型);2-接管法兰;3-设备法兰;4-管板;5-壳程接管;6-拉杆;7-膨胀 节;8-壳体;9-换热管;10-排气管;11-吊耳;12-封头;13-顶丝;14-双头螺柱;15-螺 母;16-垫片;17-防冲板;18-折流板或支承板;19-定距管;20-拉杆螺母;21-支 座;22-排液管;23-管箱壳体;24-管程接管;25-分程隔板;26-管箱盖
蛇管式换热器 套管式换热器 缠绕管式换热器 管壳式换热器
螺旋板式换热器 板式换热器 板翅式换热器 板壳式换热器 伞板式换热器
重点
列 管 式 换 热 器
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2 管式换热器
(1) 蛇管式换热器
a.沉浸式蛇管 b.喷淋式蛇管
沉浸式蛇管 9
最早出现的一种换热设备，具有结构简单和操作方便等优点。
3
水
1
2 4
固体填料
热流体
温度较高的场合， 但有交叉污染，
温度波动大
热流体
冷流体
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。 局限—若两种流体不允许混合，不能采用蓄热式换热器
5
(3) 中间载热体式换热器
将两个间壁式换热器由在其中循环的载热体 连接。
载热体在高温流体换热器和低温流体换热器 间循环，从高温流体换热器中吸收热量，向 低温流体换热器中释放热量给低温流体；
冷冷流流体
(a) 传热面积大、传热效率高（50～100%），适用于液-液、气－液流体换
热，特别适合高粘度流体的加热或冷却、含有固体颗粒的悬浮液的换热。
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螺旋板换热器
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3 板式换热器
按换热板 结构分类
1.螺旋板式换热器 2.板式换热器 3.板翅式换热器 4.板壳式换热器 5.伞板式换热器
优点
其结构特点可强化传热； 采用板材制作，大规模生产时，可降低设备成本
缺点
耐压性能比管式换热器差
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热热流流体体
(1) 螺旋板式换热器
冷冷流流体体
热流流体体
热热流流体体
冷冷流流体体
热流体
冷流体
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。仅适用于工艺上 允许两种流体混合的场合。
热流体
冷流体
直接接触式换热器
为增加两流体接触面积，充分换热， 在设备中常放置填料和栅板，通常采 用塔状结构。
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(2) 蓄热式
原理
焦化厂蓄热器
冷流体
借助固体（如固体填料 或多孔性格子砖等）构 成的蓄热体，使热流体 和冷流体交替接触，把 热量从热流体传递给冷 流体。
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特点
结构坚固、可靠性高、适应性广、易于制 造、处理能力大、生产成本较低、选用材 料范围广、换热表面清洗较方便、可用于 高温和高压。
缺点
传热效率、结构紧凑性及单位换热面积所 需金属消耗量等方面均不如一些新型高效 紧凑式换热器。
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管壳式换热器的分类与结构特点
基本类型
固定管板式换热器
管
浮头式换热器
喷淋式冷却器
1-直管；2-U形管；3-水槽；4-齿
管外流体传热系数大，便于检修和清洗，体积庞大，冷却水用量较大，有时喷淋 效果不够理想。
工作原理 10
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联碱厂合成氨工段喷淋式冷却器
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(2) 套管式换热器
内管
外管
型肘管
图7.5 套管式换热器 结构简单，适应广，传热面弹性大, 两侧流体均可提高流速，两侧传热系数高；
➢ U形管式换热器
优点：结构简单，价格图便7宜-6，承U受形能管力式强换，热不器会产生热应力。
缺点：布板少，管板利用率低，管子坏时不易更换。
适用场合：特别适用于管内走清洁而不易结垢的高温、高压、腐蚀 性大的物料。
工作原理
三维结构
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U形管式换热器
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➢ 填料函式换热器
填料函式密封
优点：结构简单，加工制造方便，造价低，管内和管间清洗方便。 缺点：填料处易泄漏。 适用场合： 4MPa 以下，且不适用于易挥发、易燃、易爆、有毒及