换热器的结构和分类
换热器类型和结构
换热器类型和结构内容1、换热器的定义换热器是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，即在一个大的密闭容器内装上水或其他介质,而在容器内有管道穿过。
让热水从管道内流过。
由于管道内热水和容器内冷热水的温度差，会形成热交换，也就是初中物理的热平衡，高温物体的热量总是向低温物体传递，这样就把管道里水的热量交换给了容器内的冷水，换热器又称热交换器。
2、换热器的分类与结构换热器按用途分类可以分为：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。
按换热方式可以分为：直接接触式换热器（又叫混合式换热器)、蓄热式换热器和间壁式换热器。
下面主要介绍一下按换热方式分类的换热器：1)直接接触式换热器直接接触式交换器是依靠冷、热流体直接接触而进行传热的，这种传热方式避免了传热间壁及其两侧的污垢热阻,只要流体间的接触情况良好，就有较大的传热速率。
故凡允许流体相互混合的场合，都可以采用混合式热交换器，例如气体的洗涤与冷却、循环水的冷却、汽—水之间的混合加热、蒸汽的冷凝等等。
它的应用遍及化工和冶金企业、动力工程、空气调节工程以及其它许多生产部门。
常用的混合式换热器有:冷却塔、气体洗涤塔、喷射式换热器和混合式冷凝器。
2)蓄热式换热器蓄热式换热器用于进行蓄热式换热的设备。
内装固体填充物，用以贮蓄热量。
一般用耐火砖等砌成火格子（有时用金属波形带等）。
换热分两个阶段进行。
第一阶段，热气体通过火格子，将热量传给火格子而贮蓄起来.第二阶段，冷气体通过火格子,接受火格子所储蓄的热量而被加热。
这两个阶段交替进行。
通常用两个蓄热器交替使用，即当热气体进入一器时，冷气体进入另一器。
常用于冶金工业，如炼钢平炉的蓄热室。
也用于化学工业,如煤气炉中的空气预热器或燃烧室，人造石油厂中的蓄热式裂化炉。
3)间壁式换热器此类换热器中，冷热俩流体间用一金属隔开,以便俩种流体不相混合而进行热量传递。
在化工生产中冷热流体经常不能直接接触，故而间壁式换热器是最常用的一种换热器。
换热器的分类与应用
换热器的分类与应用换热器的分类与应用：按用途分类：加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器；按冷热流体热量交换方式分类：混合式、蓄热式和间壁式。
间壁式换热器的类型：一、夹套换热器：结构：夹套式换热器主要用于反应过程的加热或冷却，是在容器外壁安装夹套制成。
优点：结构简单。
缺点：传热面受容器壁面限制，传热系数小。
为提高传热系数且使釜内液体受热均匀，可在釜内安装搅拌器。
也可在釜内安装蛇管。
二、沉浸式蛇管换热器：结构：这种换热器多以金属管子绕成，或制成各种与容器相适应的情况，并沉浸在容器内的液体中。
优点：结构简单，便于防腐，能承受高压。
缺点：由于容器体积比管子的体积大得多,因此管外流体的表面传热系数较小。
三、喷淋式换热器：结构：冷却水从最上面的管子的喷淋装置中淋下来，沿管表面流下来，被冷却的流体从最上面的管子流入，从最下面的管子流出，与外面的冷却水进行换热。
在下流过程中，冷却水可收集再进行重新分配。
优点：结构简单、造价便宜，能耐高压，便于检修、清洗，传热效果好；缺点：冷却水喷淋不易均匀而影响传热效果，只能安装在室外。
用途：用于冷却或冷凝管内液体。
（见下图）四、套管式换热器：结构：由不同直径组成的同心套管，可根据换热要求，将几段套管用U形管连接，目的增加传热面积；冷热流体可以逆流或并流。
优点：结构简单，加工方便，能耐高压，传热系数较大，能保持完全逆流使平均对数温差最大，可增减管段数量应用方便。
缺点：结构不紧凑，金属消耗量大，接头多而易漏，占地较大。
用途：广泛用于超高压生产过程，可用于流量不大，所需传热面积不多的场合。
五、列管式换热器列管式换热器又称为管壳式换热器，是最典型的间壁式换热器，历史悠久，占据主导作用。
优点：单位体积设备所能提供的传热面积大，传热效果好，结构坚固，可选用的结构材料范围宽广，操作弹性大，大型装置中普遍采用。
结构：壳体、管束、管板、折流挡板和封头。
一种流体在管内流动，其行程称为管程；另一种流体在管外流动，其行程称为壳程。
换热器按传热方式和结构分类
换热器按传热方式和结构分类
根据热量传递方法不同，换热器可以分为间壁式、直接式和蓄热式。
间壁式换热器是化工生产中采用最多的一种，温度不同的两种流体隔着液体流过的器壁（管壁）传热，两种液体互不接触，这种传热办法最适合于化工生产。
因此，这种类型换热器使用十分广泛，型式多样，适用于化工生产的几乎各种条件和场合。
直接接触式换热器，是两种（冷和热）流体进入换热器后，直接接触传递热量，传热效率高，但使用受限制，只适合于允许这两种流体混合的场合，如配设冷凝器等。
蓄热式换热器，是一个充满蓄热体的空间（蓄热室）温度不同的两种流体先后交替地通过蓄热室，实现间接传热。
由于化工生产中绝大多数使用的是间壁式传热，因此以此类换热器为选用设计的主要对象。
间壁式换热器根据间壁的形状，又可分为管壁传热的管壳式和板壁传热的板式换热器，或称为紧凑式换热器。
管壳式换热器是使用得较早的换热器，通常将小直径管用管板组成管束，流体在管内流动，管速外再加一个外壳，另一种流体在管间流动，这样组成一个
管壳式换热器。
其结构简单，制造方便，选用和试用的材料很广泛，处理能力大，清洗方便，适应性强，可以在高温高压下试用，生产制造和操作都有较成熟的经验，型式也有所更新改进，这种换热器使用一直十分普遍。
根据管束和外壳的形状不同，又可分为固定管板、浮头管束、U形管束、填料函管束以及套管（杯）式、蛇管式等。
《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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圆盘-圆环形折流板
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折流板缺口尺寸
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● 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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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
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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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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
换热器基本知识
（2） 浮头式换热器
浮头式换热器 1—防冲板；2—折流板；3—浮头管板；4—钩圈；5—支耳
浮头式换热器
• 浮头式换热器 管束一端的管板可自由浮动，完 全消除了热应力;且整个管束可从壳体中抽出, 便于机械清洗和检修。浮头式换热器的应用较 广。
• 优点：管间和管内清洗方便，不会产生热应力 ；
• 缺点：结构复杂，造价比固定管板式换热器高 ，设备笨重，材料消耗量大，且浮头小盖在操 作中无法检查，制造时对密封要求较高。
• 流体每通过管束一次称为一个管程；每通过壳体一次称为一个壳程。 图示为最简单的单壳程单管程换热器,简称为1-1型换热器。为提高管内 流体速度,可在两端管箱内设置隔板，将全部管子均分成若干组。这样 流体每次只通过部分管子，因而在管束中往返多次，这称为多管程。 同样，为提高管外流速，也可在壳体内安装纵向挡板，迫使流体多次 通过壳体空间，称为多壳程。多管程与多壳程可配合应用。
设备。
二、间壁式换热器的类型
沉浸式蛇管换热器
管式换热器
间壁式换热器
板式换热器
喷淋式换热器
套管换热器
固定管板式
列管式换热器
U型管
平板式换热器
浮头式 填料函式
螺旋板式换热器 夹套式换热器
板翘式换热器 翘片式换热器
翘片管换热器
(一) 管式换热器
管式换热器特点
• 管式换热器虽然在换热效率、结构紧凑性和单位传热
• 缺点：由于受弯管曲率半径的限制，其换热管 排布较少，管束最内层管间距较大，管板的利 用率较低，壳程流体易形成短路，对传热不利 。当管子泄漏损坏时，只有管束外围处的U形 管才便于更换，内层换热管坏了不能更换，只 能堵死，而坏一根U形管相当于坏两根管，报 废率较高。
换热器基本知识
一、换热器的结构型式有哪些？换热器是很多工业部门广泛使用的一种常见设备，通过这种设备进行热量的传递，以满足生产工艺的需要。
可按用途、换热方式、结构型式三种不同的方法进行分类。
按结构型式分类如下：换热器分为管式换热器、板式换热器、新型材料换热器和其他型式的换热器。
管式换热器又分为：套管式换热器、管壳式换热器、沉浸式换热器、喷淋式换热器和翅片管式换热器。
板式换热器又分为：夹套式换热器、平板式换热器、伞板式换热器、螺旋板式换热器、板翅式换热器和板壳式换热器。
新型材料换热器分为：石墨换热器、聚四氟乙烯换热器、玻璃换热器和钛材及其他稀有金属材料换热器。
其他形式的换热器包括回转式换热器和热管。
二、换热器管为什么会结垢？如何除垢？因为换热器大多是以水为载热体的换热系统，由于某些盐类在温度升高时从水中结晶析出，附着于换热管表面，形成水垢。
在冷却水中加入聚磷酸盐类缓冲剂，当水的PH值较高时，也可导致水垢析出。
初期形成的水垢比较松软，但随着垢层的生成，传热条件恶化，水垢中的结晶水逐渐失去，垢层即变硬，并牢固地附着于换热管表面上。
此外，如同水垢一样，当换热器的工作条件适合溶液析出晶体时，换热管表面上即可积附由物料结晶形成的垢层；当流体所含的机械杂质有机物较多、而流体的流速又较小时，部分机械杂质或有机物也会在换热器内沉积，形成疏松、多孔或胶状污垢。
换热器管束除垢的方法主要有下列三种。
一、手工或机械方法当管束有轻微堵塞和积垢时，借助于铲削、钢丝刷等手工或机械方法来进行清理，并用压缩空气，高压水和蒸汽等配合吹洗。
当管子结垢比较严重或全部堵死时，可用管式冲水钻（又称为捅管机）进行清理。
二、冲洗法冲洗法有两种。
第一种是逆流冲洗，一般是在运动过程中，或短时间停车时采用，可以不拆开装置，但在设备上要预先设置逆流副线，当结垢情况并不严重时采用此法较为有效。
第二种方法是高压水枪冲洗法。
对不同的换热器采用不同的旋转水枪头，可以是刚性的，也可以是绕性的，压力从10MPa至200ＭＰa自由调节。
常见换热器简介
➢ 适用于壳方流体清洁且不易结垢，两流体温差不大或温差较大但壳程压力不高的场 合。
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浮头式换热器
➢ 优点：当换热管与壳体有温差存在，壳体或换热管膨胀时，互不约束，不会产 生温差应力；管束可从壳体内抽出，便于管内和管间的清洗。
➢ 缺点：操作温度和压力不宜太高，目前最高操作压力为2MPa，温度在400℃ 以下；因整个换热器为卷制而成，一旦发现泄漏，维修很困难。
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螺旋板式换热器
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板翅式换热器
➢ 板翅式换热器，通常由隔板、 翅片、封条、导流片组成。在 相邻两隔板间放置翅片、导流 片以及封条组成一夹层，称为 通道。
率，一般约为管壳式换热器的3～5倍；拆装方便，有利于维修和清洗。
➢ 缺点：处理量小；操作压力和温度受密封垫片材料性能限制而不宜过高。
➢ 适用于经常需要清洗、工作环境要求十分紧凑，工作压力在2.5 MPa以下，温度在 -
35℃~200℃场合。
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焊接式板式换热器
常见换热器简介
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1
一、概述
1、换热器的定义 以在两种流体之间用来传递热量为基本目的的装置统称换热设备，又称换
热器（热交换器）。 2、功能
主要功能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、回收利用余热、废热和低位热能。 3、应用
换热器的结构与性能特点
a.切除过少
b.切除适当
c.切除过多
挡板切除对流动的影响
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管子的规格和排列方式
管子的规格：最常用的直径为19 mm、 22 mm、25 mm、32 mm、38 mm、 57 mm 管长：1.5、2.0、3.0、6.0m L/D=4～10（管长/壳体直径）
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换热器的结构与性能特点
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在工业生产中，要实现热量的传递，须采用一定 的设备，此种传递热量的设备，称换热器或热交换器。
换热器广泛应用于各种工业生产过程中，其主要 用途适用于加热、冷却、蒸发、冷凝、干燥等方面， 因其使用的条件不同，其容量、压力、温度等变动范 围较大，为了适应不同的用途，存在各种形式及结构 的换热器。
列管一端固定在与 优点是管束可取出清洗或更换。因为管束可自 外壳固定的管板上， 由移动，所以适用两流体温差大的换热情况。 另一端固定在可自 缺点是结构复杂，造价高 由移动的管板上
管束一端可自由膨 胀
优点是结构比浮头式简单，造价也比浮头式低。 缺点是壳内流体有外漏的可能，所以壳体内不 适于流过易挥发，易燃，易爆和有毒介质。只 适用于低压流体。
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流体流速的选择
流体 种类
一般液体 宜结垢液体
气体
流速 m/s
管程
壳程
0.5～0.3 >1
5～30
0.2～1.5 >0.5 3～15
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不同粘度液体在列管换热器中流速（在钢管中）
液体粘度mPa.s
>1500 1000～500 50பைடு நூலகம்～100
100～53 35～1 >1
最大流速m/s
换热器的介绍及分类
换热器的介绍及分类换热器（亦称为热交换器或热交换设备）是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，是对流传热及热传导的一种工业应用。
换热器可以按不同的方式分类。
按其操作过程可分为间壁式、直接接触式、蓄热式（或称回热式）三大类。
换热器分类：直接接触式换热器，也叫混合式换热器，是冷热流体进行直接接触并换热的设备。
通常情况下，直接接触的两种流体是气体和汽化压力较低的液体；蓄能式换热器的工作原理，是利用固体物质的导热特性，具体而言，热介质先将固体物质加热到一定温度，冷介质再从固体物质获得热量，通过此过程可实现热量的传递；间壁式换热器，也是利用了中介物的热传导，冷、热两种介质被固体间壁隔开，并通过间壁进行热量交换。
对于供热企业而言，间壁式换热器的应用最为广泛。
根据结构的不同，它还可划分为管式换热器、板式换热器和热管换热器。
一、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。
▲管壳式换热器根据所采用的补偿措施，管壳式换热器可分为固定管板式换热器、浮头式换热器、U型管式换热器、填料函式换热器等四种类型。
二、固定管板式换热器固定管板式换热器是管壳式换热器的一种。
固定管板式换热器两端的管板采用焊接的方式与壳体连接，主要由外壳、管板、管束、顶盖（封头）等部件构成。
▲固定管板式换热器固定管板式换热器的优点是：◆结构简单；◆在相同的壳体直径内，排管数最多，旁路最少；◆每根换热管都可以进行更换，且管内清洗方便。
固定管板式换热器的缺点是：◆壳程不能进行机械清洗；◆当换热管与壳体的温差较大（大于50℃）时会产生温差应力，解决措施是在壳体上设置膨胀节，因而壳程压力受膨胀节强度的限制不能太高；◆只适用于流体清洁且不易结垢，两流体温差不大或温差较大但壳程压力不高的工作场合。
换热器基础知识及操作
换热器基础知识及操作
8万吨/年乙苯苯乙烯项目
设备培训课件
换热器基础知识及操作
CONTENTS
01
换热器的分类和结构形式
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03
换热器的投用操作
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02
常用换热器示意图
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04
换热器的吹扫和停用
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一 换热器的分类和结构形式
1、换热器的定义 以在两种流体之间用来传递热量为基本目的的设备称为换热器，换热器的主要功能是保证工艺过程对介质所要求的特定温度，同时也提高能源利用率、回收利用余热等低位热能。 2、按用途分类 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，为精馏过程提供热能。 6）冷却器 用于冷却流体，使其达到所需温度。 7）冷凝器 用于冷凝饱和蒸汽，使其放出潜热而凝结液化。
Байду номын сангаас 四 换热器的停用和吹扫
1.换热器的停用 1.1先开热流体的副线阀，后关闭热流体进、出口阀。 1.2先开冷流体的副线阀，后关闭冷流体进、出口阀。 1.3若正常停用，随工艺管线一起进行蒸汽吹扫。 1.4若切除进行检修，换热器必须进行蒸汽吹扫。流体在200℃以上时，应适当冷却后再吹扫。 2、换热器的吹扫 2.1管壳程的扫线流程改通后方能给汽吹扫，以防止超压损坏设备。 2.2蒸汽吹扫时，应考虑到换热器所能承受的单向受热能力，吹扫单程时，另一程放空阀必须打开。 2.3吹扫干净后，停汽，放净水。
板式换热器和壳管式换热器有啥区别
板式换热器和壳管式换热器有啥区别一、换热器如何分类？按传热方式可分为：间壁式换热器、蓄热式换热器、流体连接间接式换热器、直接接触式换热器、复式换热器。
按用途可分为：加热器、预热器、过热器、蒸发器。
按结构可分为：浮头式换热器、固定管板式换热器、U形管板换热器、板式换热器等。
二、壳管式与板式换热器不同点之一：结构1、壳管式换热器结构：管壳式换热器由壳体、传热管束、管板、折流板（挡板）和管箱等部件组成。
壳体多为圆柱形，内有管束，管束两端固定在管板上。
传热有两种热流体和冷流体，一种是管内流体，称为管侧流体；另一种是管外流体，称为壳侧流体。
为了提高管外流体的传热系数，通常在管壳内设置若干挡板。
挡板可以提高壳程内流体的速度，使流体按规定的距离多次穿过管束，提高流体的湍流度。
换热管可在管板上等边三角形或方形布置。
等边三角形布置紧凑，管外流体湍流程度高，传热系数大。
方形布置便于清洁管外，适用于易结垢的流体。
2、板式换热器结构：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，并用框架和压缩螺钉重叠而成。
板和垫片的四个角孔构成了流体分配器和集液管。
同时，冷流体和热流体被合理地分离，以便它们在每个板的两侧被分离。
在通道中流动，通过板进行热交换。
三、壳管式与板式换热器不同点之一：分类1、壳管式换热器分类：（1）固定管板换热器管板与管壳两端管束为一体，结构简单，但仅适用于冷、热流体温差不大，壳程无需机械清洗时的换热操作。
当温差稍大，壳侧压力不太高时，可在壳上安装弹性补偿环，以减小热应力。
（2）浮头换热器管束一端的管板可以自由浮动，完全消除了热应力，整个管束可以从壳体中拉出，便于机械清洗和维护。
浮头换热器应用广泛，但其结构复杂，成本高。
（3）U形管换热器的每根管子弯成U形，两端固定在上下两区的同一管板上。
在管箱隔板的帮助下，分为进、出口两室。
换热器完全消除了热应力，其结构比浮头式结构简单，但管程不易清洗。
热交换器换热器的分类
热交换器换热器的分类■板式换热器的构造原理、特点:8p0u'KW4P(u.G+I9T8P-?板式换热器由高效传热波纹板片及框架组成。
板片由螺栓夹紧在固定压紧板及活动压紧板之间，在换热器内部就构成了许多流道，板与板之间用橡胶密封。
压紧板上有本设备与外部连接的接管。
板片用优质耐腐蚀金属薄板压制而成，四角冲有供介质进出的角孔，上下有挂孔。
人字形波纹能增加对流体的扰动，使流体在低速下能达到湍流状态，获得高的传热效果。
并采用特殊结构，保证两种流体介质不会串漏。
;B"P4Q%N/`(|'O■螺旋板式换热器的构造原理、特点:6S#y;Q+V8q螺旋板式换热器是一种高效换热器设备,适用汽-汽、汽-液、液-液，对液传热。
它适用于化学、石油、溶剂、医药、食品、轻工、纺织、冶金、轧钢、焦化等行业。
按结构形式可分为不可拆式(Ⅰ型)螺旋板式及可拆式(Ⅱ型、Ⅲ型)螺旋板式换热器。
Y-Y6F■列管式换热器的构造原理、特点:列管式换热器(又名列管式冷凝器)，按材质分为碳钢列管式换热器,钢铝复合轧片管，不锈钢列管式换热器和碳钢与不锈钢混合列管式换热器三种，按形式分为固定管板式、浮头式、U型管式换热器，按结构分为单管程、双管程和多管程，传热面积1~500m2，可根据用户需要定制。
,I;^&@换热设备介绍:换热设备是实现化工生产过程中热量交换和传递不可缺少的设备。
在热量交换中常有一些腐蚀性、氧化性很强的物料，因此，要求制造换热设备的材料具有抗强腐蚀性能。
它可以用石墨、陶瓷、玻璃等非金属材料以及不锈钢、钛、钽、锆等金属材料制成。
但是用石墨、陶瓷、玻璃等材料制成的有易碎、体积大、导热差等缺点，用钛、钽、锆等稀有金属制成的换热设备价格过于昂贵，不锈钢则难耐许多腐蚀性介质，并产生晶间腐蚀。
t,H#m7E■管壳式换热器的构造原理、特点:6Q0uK;N)]3Jg%e管壳式换热器是进行热交换操作的通用工艺设备。
广泛应用于化工、石油、石油化工、电力、轻工、冶金、原子能、造船、航空、供热等工业部门中。
换热器的分类及结构特点
内填料函：密封性能差，只能用于压差较小的场合
式
釜式
壳体上都有个蒸发空间，用于蒸汽与液相分离
套管式
双套管式
结构比较复杂，主要用于高温高压场合，或固定床反应器中
套管式
能逆流操作，用于传热面较小的冷却器、冷凝器或预热器
螺旋
浸没式
用于管内流体的冷却、冷凝，或者管外流体的加热
盘管式
喷淋式
只用于管内流体的冷却或冷凝
板式
拆洗方便，传热面能调整，主要用于粘性较大的液体间换热
螺旋板
可进行严格的逆流操作，有自洁作用，可回收低温热能
板
式
伞板式
伞形传热板结构紧凑，拆洗方便，通道较小，易堵，要求流体干净
板壳式
板束类似于管束，可抽出清洗检修，压传热效率高，流体阻力大
表面
式
管翅式
适用于气体和液体之间传热，传热效率高，用于化工、动力、空调、制冷工业
换热器的分类及结构特点
固定管
板式
刚性结构：用于管壳温差较小的情况(一般≤50°C)，管间不能清洗
带膨胀节：有一定的温度补偿能力，壳程只能承受较低压力
浮头式
管内外均能承受高压，可用于高温高压场合
管壳式
U型管式
管内外均能承受高压，管内清洗及检修困难
填料函式
外填料函：管间容易漏泄，不宜处理易挥发、易爆易燃及压力较高的介质
回旋式
盘式
传热效率高，用于高温烟气冷却等
蓄热
鼓式
用于空气预热器等
式
固定格
紧凑式
适用于低温到高温的各种条件
室式
非紧凑式
可用于高温及腐蚀性气体场合
换热器的结构及工作原理
换热器的结构及工作原理1. 换热器的基本概念嘿，大家好！今天我们来聊聊一个听起来有点高大上的东西——换热器。
你可能在生活中没有直接接触过它，但其实它就在我们身边，默默地发挥着作用，就像那位在你身边的“默默无闻”好朋友，关键时刻总能给你支招。
换热器，顾名思义，就是一个用来交换热量的设备。
简单来说，就是把热的东西和冷的东西放在一起，看看能不能让它们彼此“分享”一下温度。
1.1 换热器的结构换热器的结构其实并不复杂，它就像一个大大的“夹心饼干”，里面夹着热流体和冷流体。
通常情况下，外面是冷的流体，里面是热的流体，二者通过热交换管道互相“打招呼”。
这就好比在炎热的夏天，喝一杯冰凉的饮料，嘴巴里冰冰凉凉的，简直太舒服了！而换热器的“夹心”部分则是各种材料的组合，常见的有金属、塑料等。
它们都很擅长传导热量，就像运动员在比赛中传球一样，来来回回，热量就这样轻松地传递。
1.2 换热器的分类换热器的类型也不少，按照形状和用途可以分为几种，比如管壳式、板式、空气冷却式等等。
想象一下，一个个换热器就像各具特色的“明星”，各自都有自己的招牌动作。
管壳式换热器就像一个巨大的咖啡杯，热流体和冷流体在里面搅拌得热火朝天。
而板式换热器则像个叠罗汉，紧凑得让人心疼，却能在有限的空间里发挥出最大的功效。
2. 换热器的工作原理那么，换热器究竟是怎么工作的呢？好吧，接下来就让我们来“揭开它的面纱”。
换热器的工作原理可以用“热量转移”四个字来概括。
热流体在一个地方通过管道流动，碰到冷流体的时候，热量就开始悄悄“移情别恋”，渐渐把热量传递给冷流体。
而冷流体呢，就像是一个“海绵”，吸收着热量，慢慢变热起来。
这一过程就像是一场舞蹈，热和冷在换热器中翩翩起舞，生动又有趣。
2.1 热量的传递方式在传递热量的过程中，热流体和冷流体的流动方向是非常关键的。
有时候，它们是顺流而行，就像两位好友在河边散步，互相分享着各自的故事；而有时候，它们则是逆流而上，像一对老夫妇，在漫长的岁月中互相支持，始终如一。
换热器的结构和分类
换热器的结构与分类换热器的分类➢按用途分类:加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器与再沸器➢按冷热流体热量交换方式分类:混合式、蓄热式与间壁式➢主要内容:1、根据工艺要求,选择适当的换热器类型;2、通过计算选择合适的换热器规格。
间壁式换热器的类型一、夹套换热器➢结构:夹套式换热器主要用于反应过程的加热或冷却,就是在容器外壁安装夹套制成。
➢优点:结构简单。
➢缺点:传热面受容器壁面限制,传热系数小。
为提高传热系数且使釜内液体受热均匀,可在釜内安装搅拌器。
也可在釜内安装蛇管。
二、沉浸式蛇管换热器➢结构:这种换热器多以金属管子绕成,或制成各种与容器相适应的情况,并沉浸在容器内的液体中。
➢优点:结构简单,便于防腐,能承受高压。
➢缺点:由于容器体积比管子的体积大得多,因此管外流体的表面传热系数较小。
三、喷淋式换热器➢结构:冷却水从最上面的管子的喷淋装置中淋下来,沿管表面流下来,被冷却的流体从最上面的管子流入,从最下面的管子流出,与外面的冷却水进行换热。
在下流过程中,冷却水可收集再进行重新分配。
➢优点:结构简单、造价便宜,能耐高压,便于检修、清洗,传热效果好➢缺点:冷却水喷淋不易均匀而影响传热效果,只能安装在室外。
➢用途:用于冷却或冷凝管内液体。
四、套管式换热器➢结构:由不同直径组成的同心套管,可根据换热要求,将几段套管用U形管连接,目的增加传热面积;冷热流体可以逆流或并流。
➢优点:结构简单,加工方便,能耐高压,传热系数较大,能保持完全逆流使平均对数温差最大,可增减管段数量应用方便。
➢缺点:结构不紧凑,金属消耗量大,接头多而易漏,占地较大。
➢用途:广泛用于超高压生产过程,可用于流量不大,所需传热面积不多的场合。
五、列管式换热器列管式换热器又称为管壳式换热器,就是最典型的间壁式换热器,历史悠久,占据主导作用。
➢优点:单位体积设备所能提供的传热面积大,传热效果好,结构坚固,可选用的结构材料范围宽广,操作弹性大,大型装置中普遍采用。
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换热器的结构和分类
换热器的分类
➢按用途分类：
加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器
➢按冷热流体热量交换方式分类：
混合式、蓄热式和间壁式
➢主要内容：
1. 根据工艺要求，选择适当的换热器类型；
2. 通过计算选择合适的换热器规格。
间壁式换热器的类型
一、夹套换热器
➢结构：夹套式换热器主要用于反应过程的加热或冷却，是在容器外壁安装夹套制成。
➢优点：结构简单。
➢缺点：传热面受容器壁面限制，传热系数小。
为提高传热系数且使釜内液体受热均匀，可在釜内安装搅拌器。
也可在釜内安装蛇管。
二、沉浸式蛇管换热器
➢结构：这种换热器多以金属管子绕成，或制成各种与容器相适应的情况，并沉浸在容器内的液体中。
➢优点：结构简单，便于防腐，能承受高压。
➢缺点：由于容器体积比管子的体积大得多,因此管外流体的表面传热系数较小。
三、喷淋式换热器
➢结构：冷却水从最上面的管子的喷淋装置中淋下来，沿管表面流下来，被冷却的流体从最上面的管子流入，从最下面的管子流出，与外面的冷却水进行换热。
在下流过程中，冷却水可收集再进行重新分配。
➢优点：结构简单、造价便宜，能耐高压，便于检修、清洗，传热效果好
➢缺点：冷却水喷淋不易均匀而影响传热效果，只能安装在室外。
➢用途：用于冷却或冷凝管内液体。
四、套管式换热器
➢结构：由不同直径组成的同心套管，可根据换热要求，将几段套管用U形管连接，目的增加传热面积；冷热流体可以逆流或并流。
➢优点：结构简单，加工方便，能耐高压，传热系数较大，能保持完全逆流使平均对数温差最大，可增减管段数量应用方便。
➢缺点：结构不紧凑，金属消耗量大，接头多而易漏，占地较大。
➢用途：广泛用于超高压生产过程，可用于流量不大，所需传热面积不多的场合。
五、列管式换热器
列管式换热器又称为管壳式换热器，是最典型的间壁式换热器，历史悠久，占据主导作用。
➢优点：单位体积设备所能提供的传热面积大，传热效果好，结构坚固，可选用的结构材料范围宽广，操作弹性大，大型装置中普遍采用。
➢结构：壳体、管束、管板、折流挡板和封头。
一种流体在管内流动，其行程称为管程；另一种流体在管外流动，其行程称为壳程。
管束的壁面即为传热面。
根据所采取的温差补偿措施，列管式换热器可分为以下几个型式。
（1）固定管板式
1—列管2—膨胀节
壳体与传热管壁温度之差大于50 C，加补偿圈，也称膨胀节，当壳体和管束之间有温差时，依靠补偿圈的弹性变形来适应它们之间的不同的热膨胀。
特点：结构简单，成本低，壳程检修和清洗困难，壳程必须是清洁、不易产生垢层和腐蚀的介质。
（2）浮头式
1—分程板（管程隔板）2—壳程隔板3—内封头（浮头）
两端的管板，一端不与壳体相连，可自由沿管长方向浮动。
当壳体与管束因温度不同而引起热膨胀时，管束连同浮头可在壳体内沿轴向自由伸缩，可完全消除热应力。
特点：结构较为复杂，成本高，消除了温差应力，是应用较多的一种结构形式。
（3）U型管式
1—列管2—隔板
把每根管子都弯成U形，两端固定在同一管板上，每根管子可自由伸缩，来解决热补偿问题。
特点：结构较简单，管程不易清洗，常为洁净流体，适用于高压气体的换热。
六、新型高效换热器
1. 螺旋板式换热器
➢结构：螺旋板式换热器由两块金属薄板焊接在一块分隔板上并卷制成螺旋状而构成的。
换热时，冷、热流体分别进入两条通道，在器内作严格的逆流流动。
2. 板式换热器
1.固定压紧板
2.夹紧螺栓
3.前端板
4.换热板片
5.密封垫片
6.后端板
7.下导板8.后支柱9.活动压紧板
10.上导板
结构紧凑，占用空间小很小的空间即可提供较大的换热面积，不需另外的拆装空间；相同使用环境下，其占地面积和重量是其他类型换热器的1/3～1/5。
3. 板翅式换热器
在两块平行金属板之间夹入波纹状金属翅片，两边以侧条密封，组成一个单元体；
将各单元体进行不同的叠集和适当地排列，再用钎焊予以固定，形成逆流、并流和错流的板翅式换热器组装件(芯部或板束) ；将带有进、出口的集流箱焊接到板束上。
特点：传热效果更好、结构更为紧凑。
4. 热管式换热器
23—1—导管—吸液芯—蒸汽4—吸热蒸发端5—保温层6放热冷凝端
结构及工作原
理：将一根金属管的两端密封，抽出不凝性气体，充以一定量的某种工作液体而成。
当热管的一端被加热时，工作液体受热沸腾汽化，产生的蒸汽流至冷却端冷凝放出冷凝潜热，
冷凝液沿着具有毛细结构的吸液芯在毛细管力的作用下回流至加热段再次沸腾汽化，工作介质如此反复循环，热量则由热管的轴向由加热端传至冷却端。
附：
换热器：在化工生产中，为了工艺流程的需要，常常把低温流体加热或把高温流体冷却，把液体汽化或把蒸汽冷凝成液体，这些工艺过程都是通过热量传递来实现的。
进行热量传递的设备称为换热器。
换热器按用途分为以下几种：
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，使其流体蒸发，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。
换热器按照内部结构分类
一、分为列管式换热器和非列管式换热器。
二、列管式换热器根据结构特点的不同可分为固定管板式、浮头式、U形管式和填料函式。
三、非列管式换热器分为：沉浸式、套管式、喷淋式、板式、螺旋板式和热管式。