换热器的分类与列管式换热器分解
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1、温差应力产生的原因
当操作时(图b),壳体 和管子的温度都升高,若管 壁温度高于壳壁温度,则管 子自由伸长量和壳体自由伸 长量不同，由于管子与壳体 是刚性连接，所以管子和壳 体的实际伸长量必须相等， 见图c，因此就出现壳体被 拉伸，产生拉应力；管子被 压缩，产生压应力。此拉、 压应力就是温差应力。
图7-3
带补偿器的固定管板式换热器
带膨胀节的固定管板式换热器
（二）浮头式换热器
图7-4 浮头式换热器 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，密封要求严格，泄漏量不大
浮头式换热器
时不易察觉。 适用场合：壳体和管束之间壁温相差较大，或介质易
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
Hale Waihona Puke Baidu
任务二 列管式换热器
下面我们来看一看列管式换热器的基本结构
列管式换热器
列管式换热器的组成：
一、列管式换热器的类型 根据结构特点的不同可分为：
（三）填料函式换热器
填料函式密封
填料函式换热器 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 贵重介质，使用温度受填料的物性限制。
（四）U形管式换热器
优点：结构简单，价格便宜，承受能力强，不会产生热应力。 缺点：布管少，管板利用率低，管内清洁困难，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、高压场合。
换热设备
项目一 换热设备的分类
任务一 换热器的分类
前述 一、定义：换热器是进行热量传递的设备。 1、如：开水锅炉、水杯、冰箱、空调等。 2 、是许多工业部门广泛应用的通用工艺设备。 通常，在化工厂的建设中，换热器约占总投资 的10％～ 20％ 。 3 、按工艺用途不同可分为：加热器、冷却器、 蒸发器、冷凝器、再沸器、废热锅炉等。
固定管板式换热器 浮头式换热器 U形管式换热器
填料函式换热器
（一）固定管板式换热器
固定管板式换热器
固定管板式换热器的管子、管板和壳体刚 性地连在一起。
注：管程：管内流体所经过的路程或空间称 为管程。 壳程：从管外（壳体内）流过的流体 所经过的路程或空间称为壳程。
温差应力
一、管壁与壳壁温度差引起的温差应力
结垢的场合。
（二）浮头式换热器
图7-4 浮头式换热器 浮头式换热器的一端管板与壳体固定连接，另 一端则不与壳体连接，用一较小的端盖或管箱单独 密封，称为浮头。
浮头式换热器
（三）填料函式换热器
填料函式密封
填料函式换热器
填料函式换热器是将浮头式换热器的浮 头移到壳体外边，浮头与壳体之间采用填料 函进行密封。
谢谢！！
优点：结构简单、紧凑、能承受较高的压力，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，壳体和管束中可能产生较大的 热应力。
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。
壳体与管子的膨胀与压缩
3、温差应力的补偿
减少壳体与管束间的温度差
将传热膜系数大的流体通入管间空间
装设挠性构件
用得最多的是在固定管板式换热器的壳体上装设 波形膨胀节 装有膨胀节的固定管板式换热 器只能在管壁与壳壁温差低于 60~70℃及课程流体压力不高的情 况下使用。
使壳体和管束自由热膨胀
换热器的管束有一端能自由伸缩，这样壳体和管 束的热胀冷缩便互不牵制，可自由地进行。所以 这种结构完全消除了热应力。
（2）蓄热式换热器
冷流体
热流体
温度较高的场合， 但有交叉污染， 温度波动大
热流体
蓄 热 式 换 热 器
冷流体
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。
（3）间壁式
重点
——又称表面式换热器
U型管式换热器 图7-6 U形管式换热器
U形管式换热器
U形管式换热器
课堂提问
说出换热器类型 固定管板式换热器
U形管式换热器
填料函式换热器
浮头式换热器
小结
1、换热器的分类，按传热方式不同分为 1）混合式换热器 2）蓄热式换热器 3）间壁式换热器 2、列管式换热器的类型
作业布置
1、换热器按工艺用途分为哪几类？ 2、什么是管程？什么是壳程？ 3、列管式换热器根据结构特点的不同分 为哪几种类型？
3、按工艺用途不同换热器可分为： 冷却器 冷凝器 加热器（一般不发生相变） 蒸发器（发生相变） 再沸器 废热锅炉
4、按传热方式不同换热器可分为： 按传热方式或工作原理分类
热流体
冷流体
（ 1 ）混合式换热器（直接接 触式换热器）
热流体
传热效果好，但不能 用于发生反应或有影 响的流体之间
冷流体
直接接触式换热器
当操作时(图b),壳体 和管子的温度都升高,若管 壁温度高于壳壁温度,则管 子自由伸长量和壳体自由伸 长量不同，由于管子与壳体 是刚性连接，所以管子和壳 体的实际伸长量必须相等， 见图c，因此就出现壳体被 拉伸，产生拉应力；管子被 压缩，产生压应力。此拉、 压应力就是温差应力。
图7-3
带补偿器的固定管板式换热器
带膨胀节的固定管板式换热器
（二）浮头式换热器
图7-4 浮头式换热器 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，密封要求严格，泄漏量不大
浮头式换热器
时不易察觉。 适用场合：壳体和管束之间壁温相差较大，或介质易
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
Hale Waihona Puke Baidu
任务二 列管式换热器
下面我们来看一看列管式换热器的基本结构
列管式换热器
列管式换热器的组成：
一、列管式换热器的类型 根据结构特点的不同可分为：
（三）填料函式换热器
填料函式密封
填料函式换热器 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 贵重介质，使用温度受填料的物性限制。
（四）U形管式换热器
优点：结构简单，价格便宜，承受能力强，不会产生热应力。 缺点：布管少，管板利用率低，管内清洁困难，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、高压场合。
换热设备
项目一 换热设备的分类
任务一 换热器的分类
前述 一、定义：换热器是进行热量传递的设备。 1、如：开水锅炉、水杯、冰箱、空调等。 2 、是许多工业部门广泛应用的通用工艺设备。 通常，在化工厂的建设中，换热器约占总投资 的10％～ 20％ 。 3 、按工艺用途不同可分为：加热器、冷却器、 蒸发器、冷凝器、再沸器、废热锅炉等。
固定管板式换热器 浮头式换热器 U形管式换热器
填料函式换热器
（一）固定管板式换热器
固定管板式换热器
固定管板式换热器的管子、管板和壳体刚 性地连在一起。
注：管程：管内流体所经过的路程或空间称 为管程。 壳程：从管外（壳体内）流过的流体 所经过的路程或空间称为壳程。
温差应力
一、管壁与壳壁温度差引起的温差应力
结垢的场合。
（二）浮头式换热器
图7-4 浮头式换热器 浮头式换热器的一端管板与壳体固定连接，另 一端则不与壳体连接，用一较小的端盖或管箱单独 密封，称为浮头。
浮头式换热器
（三）填料函式换热器
填料函式密封
填料函式换热器
填料函式换热器是将浮头式换热器的浮 头移到壳体外边，浮头与壳体之间采用填料 函进行密封。
谢谢！！
优点：结构简单、紧凑、能承受较高的压力，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，壳体和管束中可能产生较大的 热应力。
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。
壳体与管子的膨胀与压缩
3、温差应力的补偿
减少壳体与管束间的温度差
将传热膜系数大的流体通入管间空间
装设挠性构件
用得最多的是在固定管板式换热器的壳体上装设 波形膨胀节 装有膨胀节的固定管板式换热 器只能在管壁与壳壁温差低于 60~70℃及课程流体压力不高的情 况下使用。
使壳体和管束自由热膨胀
换热器的管束有一端能自由伸缩，这样壳体和管 束的热胀冷缩便互不牵制，可自由地进行。所以 这种结构完全消除了热应力。
（2）蓄热式换热器
冷流体
热流体
温度较高的场合， 但有交叉污染， 温度波动大
热流体
蓄 热 式 换 热 器
冷流体
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。
（3）间壁式
重点
——又称表面式换热器
U型管式换热器 图7-6 U形管式换热器
U形管式换热器
U形管式换热器
课堂提问
说出换热器类型 固定管板式换热器
U形管式换热器
填料函式换热器
浮头式换热器
小结
1、换热器的分类，按传热方式不同分为 1）混合式换热器 2）蓄热式换热器 3）间壁式换热器 2、列管式换热器的类型
作业布置
1、换热器按工艺用途分为哪几类？ 2、什么是管程？什么是壳程？ 3、列管式换热器根据结构特点的不同分 为哪几种类型？
3、按工艺用途不同换热器可分为： 冷却器 冷凝器 加热器（一般不发生相变） 蒸发器（发生相变） 再沸器 废热锅炉
4、按传热方式不同换热器可分为： 按传热方式或工作原理分类
热流体
冷流体
（ 1 ）混合式换热器（直接接 触式换热器）
热流体
传热效果好，但不能 用于发生反应或有影 响的流体之间
冷流体
直接接触式换热器