换热器简介与强化换热讲解
2024年换热器培训课件(多应用)
换热器培训课件(多应用)换热器培训课件一、引言换热器是工业生产过程中重要的热能交换设备，广泛应用于石油、化工、制药、食品、电力等领域。
换热器的设计、制造、安装和维护对企业的生产效率和经济效益具有重要影响。
为了提高员工对换热器的了解和应用能力，本培训课件将介绍换热器的基本原理、分类、结构、性能、选型及维护等方面的知识。
二、换热器的基本原理1.热传递方式（1）对流换热：流体与固体表面之间的热量传递，主要受流体流速、温差、流体性质等因素影响。
（2）导热换热：固体内部的传热，主要受材料导热系数、温度梯度、几何尺寸等因素影响。
（3）辐射换热：物体表面之间的热量传递，主要受物体表面温度、颜色、形状等因素影响。
2.换热器的传热方程Q=U×A×ΔT×τ其中，Q表示热量（W）；U表示总传热系数（W/(m²·K)）；A表示传热面积（m²）；ΔT表示温差（K）；τ表示时间（s）。
三、换热器的分类与结构1.按热流体与冷流体的流动方式分类（1）顺流式换热器：热流体与冷流体在换热器内同向流动。
（2）逆流式换热器：热流体与冷流体在换热器内反向流动。
（3）错流式换热器：热流体与冷流体在换热器内呈交叉流动。
（4）混合流式换热器：热流体与冷流体在换热器内呈混合流动。
2.按传热方式分类（1）直接接触式换热器：热流体与冷流体直接接触进行换热。
（2）间壁式换热器：热流体与冷流体通过换热器壁进行换热。
3.换热器的结构（1）壳体：用于容纳换热管束，承受工作压力。
（2）管束：由多根换热管组成，用于实现热流体与冷流体之间的热量交换。
（3）管板：用于连接换热管与壳体，并传递热量。
（4）折流挡板：用于引导流体流动，增加流体湍流程度，提高传热效率。
四、换热器的性能与选型1.换热器的性能指标（1）传热系数：表示单位时间内单位面积上的热量传递能力。
（2）压降：表示流体在换热器内流动时产生的压力损失。
换热器培训课件完整版
板式换热器 结构紧凑、传热效率高、压力损失小
管壳式换热器 结构简单、制造成本低、清洗方便
螺旋板式换热器
传热效率高、结构紧凑、自清洗能力 强
热管式换热器
传热效率高、温差适应性强、结构灵 活
CHAPTER 04
换热器设计方法与优化策略
设计流程概述
进行初步设计
选择合适的换热器类型
根据设计需求，选择适合的换热 器类型，如板式换热器、管壳式 换热器等。
建立完善的运行维护档案， 记录换热器运行状况、维 修记录等信息，便于追溯 和管理。
定期更换换热器密封件、 垫片等易损件，确保密封 性能良好。
CHAPTER 07
换热器故障排除与维修保养 技巧
常见故障类型及原因分析
换热效率下降
可能由于结垢、堵塞或内部泄漏导致，影响 换热效果。
泄漏
包括法兰泄漏、管板泄漏等，可能由密封件 老化、紧固螺栓松动等原因引起。
发现泄漏时，及时更换密封件和紧固螺栓， 确保密封性能。
检查控制系统和热媒流量
发现温度异常时，检查控制系统和热媒流量 是否正常，及时进行调整和修复。
维修保养周期建议及操作指南
01
02
03
04
05
定期清洗和除垢
定期检查密封件和 定期检查流体流动 定期检查控制系统 注意
紧固螺栓
状态
和热媒…
根据换热器使用情况和结垢 程度，建议每半年或一年进 行一次清洗和除垢。
选择高性能材料，提高换热器的耐腐蚀性、 耐高温性等。
制造工艺优化
控制策略优化
改进制造工艺，提高生产效率和产品质量。
优化控制策略，实现换热器的智能控制和节 能运行。
CHAPTER 05
强化传热与换热器
耐温<1000℃
耐温<800℃ 耐温<800℃ 保冷材料 保冷材料
常绿树木栓层制成
120~200
换热器
按传热特征分：
间壁式：冷、热流体由固体间壁隔开，传热面积固定，热量 传递为：对流-导热-对流的串联过程。
混合式：通过冷、热两流体的直接混合来进行热量交换。
化 工 原 理
蓄热式 (蓄热器)：由热容量较大的蓄热室构成，使冷、热流 体交替通过换热器的同一蓄热室。
化 工 原 理
—— 保温效率
Q0 — 单位长度裸管的散热量，W/m； Q — 单位长度保温层厚度为 的管子的散热量，W/m。
保温技术的一个重要方面，就是选择合适的保温材料，选用 时应根据本地区的实际情况加以选用。
保温隔热技术 材料名称
碳酸镁石棉 碳酸镁砖 碳酸镁管 硅藻土材料 泡沫混凝土 矿 渣 棉
(3) 引入机械振动 使传热表面振动，或使流体振动，或是施 加电场作用，目的是加强滞流底层的湍动。
沸腾和冷凝传热的给热系数已相当高，也有相应的强化传热 理论和技术。
传热的强化
增大传热面积
增加传热面积的方法： 用螺纹管或螺旋槽管代替光管； 在园管外表面上加螺旋翅片，或在管壁上加工轴向肋片。
化 工 原 理
化 工 原 理
间壁式换热器的类型和结构型式
浮头式换热器
化 工 原 理
结构：一块管板与壳体固定，另一块管板可以在壳体内来回 活动，并连接一浮头，当管束受热受冷时即可自由伸缩。浮 头式换热器各有一个内浮头和一个外浮头。 优点：有良好的热补偿性能，管束可从壳体中拔出清洗； 缺点：结构复杂，造价较高。 我国已有标准化的列管式换热器系列产品供选用。例如：型 号为FB800-180-16-4换热器，FB表示浮头式B型，25×2.5mm 换热管，正方形排列，壳体公称直径800mm，公称传热面积 180m2，公称压力16kgf/cm2，管程数为4。
各类换热器与强化换热简述
各类换热器与强化换热简述换热方式分类：直接接触式换热；蓄热式换热；间壁式换热；中间载热体式换热。
直接接触式换热器：两种不同温度的流体直接接触，相互混和传递热量。
特点是结构简单，传热效率高。
适于两种流体允许混和的场合。
如凉水塔、洗涤塔、文氏管及喷射冷凝器等。
蓄热式换热器：当蓄热体与热流体接触时，从热流体处接受热量，蓄热体温度升高，然后与冷流体接触，将热量传递给冷流体，蓄热体温度下降，从而达到换热的目的。
特点是结构简单，可耐高温，体积庞大，不能完全避免两种流体的混和。
适于高温气体热量的回收或冷却。
如回转式空气预热器。
间壁式换热器：所谓间壁式换热器是指两种温度不同的流体在固定壁面相隔的空间内流动，通过两侧流体与避免的对流换热及避免的导热而进行的热量传递的换热器。
参与换热的两种流体不会混合，传递过程连续而稳定的进行。
如各种管壳式、板式结构的换热器。
按传热面形状和结构分：管式换热器：通过管子壁面进行传热的换热器。
按传热管的结构形式可分为管壳式换热器、蛇管式换热器、套管式换热器、翅片式换热器等。
结构坚固、可靠、适应性强、易于制造、能承受较高操作压力和温度。
在高温、高压和大型换热器中，管式换热器仍占绝对优势，是目前使用最广泛的一类换热器。
换热效率、结构紧凑性、单位传热面积的金属消耗等方面不如其他新型换热器。
板式换热器：通过板面进行传热的换热器。
按传热板的结构形式可分为平板式、螺旋板式、板翅式、热板式换热器等。
特殊形式换热器：根据工艺特殊要求而设计的具有特殊结构的换热器。
如回转式、热管、同流式换热器等。
蛇管式换热器：a.沉浸式蛇管结构简单，造价低廉，操作敏感性较小，管子可承受较大流体介质压力。
管外流体流速很小，因而传热系数小，传热效率低，需要的传热面积大，设备显得笨重。
常用于高压流体冷却、反应器的传热元件，容器加热。
b.喷淋式蛇管套管式换热器：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。
十一种换热器工作原理和特点图文讲解
十一种换热器工作原理和特点图文讲解一、换热器1、U形管式换热器每根管子都弯成U形，固定在同一侧管板上，每根管可以自由伸缩，也是为了消除热应力。
性能特点：（1）优点此类换热器的特点是管束可以自由伸缩，不会因管壳之间的温差而产生热应力，热补偿性能好；管程为双管程，流程较长，流速较高，传热性能较好；承压能力强；管束可从壳体内抽出，便于检修和清洗，且结构简单，造价便宜。
（2）缺点是管内清洗不便，管束中间部分的管子难以更换，又因最内层管子弯曲半径不能太小，在管板中心部分布管不紧凑，所以管子数不能太多，且管束中心部分存在间隙，使壳程流体易于短路而影响壳程换热。
此外，为了弥补弯管后管壁的减薄，直管部分需用壁较厚的管子。
这就影响了它的使用场合，仅宜用于管壳壁温相差较大，或壳程介质易结垢而管程介质清洁及不易结垢，高温、高压、腐蚀性强的情形。
2、沉浸式蛇管换热器沉浸式蛇管换热器以蛇形管作为传热元件的换热器，是间壁式换热器种类之一。
根据管外流体冷却方式的不同，蛇管式换热器又分为沉浸式和喷淋式。
（1）优点这是一种古老的换热设备。
它结构简单，制造、安装、清洗和维修方便，便于防腐，能承受高压，价格低廉，又特别适用于高压流体的冷却、冷凝，所以现代仍得到广泛应用。
（2）缺点由于容器体积比管子的体积大得多、笨重、单位传热面积金属耗量多，因此管外流体的表面传热系数较小。
为提高传热系数，容器内可安装搅拌器。
3、列管式换热器冷流体走管内，热流体经折流板走管外，冷、热流体通过间壁换热。
性能特点：列管式换热器的结构比较简单、紧凑、造价便宜，但管外不能机械清洗。
此种换热器管束连接在管板上，管板分别焊在外壳两端，并在其上连接有顶盖，顶盖和壳体装有流体进出口接管。
通常在管外装置一系列垂直于管束的挡板。
同时管子和管板与外壳的连接都是刚性的，而管内管外是两种不同温度的流体。
因此，当管壁与壳壁温差较大时，由于两者的热膨胀不同，产生了很大的温差应力，以至管子扭弯或使管子从管板上松脱，甚至毁坏换热器。
换热器简介
、换热器的类型一二、列管换热器基本型式三、新型换热器四、各种间壁式换热器的比较和传热的强化途径1、管式换热器1）沉浸式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（多盘成蛇形，常称蛇管），并沉浸在容器内的液体中。
蛇管内、外的两种流体进行热量交换。
几种常见的蛇管形式如图所示。
优点：结构简单、价格低廉，能承受高压，可用耐腐蚀材料制造缺点：容器内液体湍动程度低，管外对流传热系数小。
2）喷淋式换热器喷淋式换热器也为蛇管式换热器，多用作冷却器。
这种换热器是将蛇管成行地固定在钢架上，热流体在管内流动，自最下管进入，由最上管流出。
冷水由最上面的淋水管流下，均匀地分布在蛇管上，并沿其两侧逐排流经下面的管子表面，最后流入水槽而排出，冷水在各排管表面上流过时，与管内流体进行热交换。
这种换热器的管外形成一层湍动程度较高的液膜，因而管外对流传热系数较大。
另外，喷淋式换热器常放置在室外空气流通处，冷却水在空气中汽化时也带走一部分热量，提高了冷却效果。
因此，和沉浸式相比，喷淋式换热器的传热效果要好得多。
同时它还便于检修和清洗等优点。
其缺点是喷淋不易均匀。
3）套管式换热器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。
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，操作弹性较大，尤其在高温、高压和大型装置中多采用列管式换热器。
在列管式换热器中，由于管内外流体温度不同，管束和壳体的温度也不同，因此它们的热膨胀程度也有差别。
管壳式换热器强化传热技术概述
管壳式换热器强化传热技术概述管壳式换热器是一种广泛应用于化工、石油、能源等领域的传热设备。
在传统的管壳式换热器中，传热效率往往受到传热面积、换热系数、导热系数等因素的限制。
为了提高传热效率，强化传热技术应运而生。
本文将介绍管壳式换热器强化传热技术的基本原理和应用。
管壳式换热器是一种广泛应用于化工、石油、能源等领域的传热设备。
它主要由壳体、传热管束、管板、折流板等组成。
在管壳式换热器中，两种不同的介质通过传热管束进行热量交换。
管束中的传热介质通过热对流和热传导两种方式将热量传递给管壁，管壁再将热量传递给另一种介质，从而实现两种介质之间的热量交换。
强化传热技术的原理主要包括：增加传热面积、提高换热系数、降低导热系数和增大比热容等。
这些因素共同影响着传热效率。
增加传热面积可以通过采用具有高导热系数的材料、增加传热管的数量或改变传热管的形状等方式实现。
提高换热系数可以通过改变流体的流动状态、减小流体的层流底层厚度、增加流体的湍流度等方式实现。
降低导热系数可以通过在管壁涂覆低导热系数的涂层、采用高导热系数的材料等方式实现。
增大比热容可以通过改变流体的流动速度、增加流体的浓度差等方式实现。
强化传热技术在管壳式换热器中的应用广泛，以下举几个例子：（1）蒸发：在蒸发过程中，强化传热技术可以有效地提高加热器的传热效率，减小能耗，降低生产成本。
例如，采用高频扰动技术可以增加液体的湍流度，减小传热膜系数，从而减少蒸发时间，提高蒸发效率。
（2）冷凝：在冷凝过程中，强化传热技术可以促进水蒸气与冷却水之间的热量交换，提高冷凝效率。
例如，采用细小肋片管可以增加传热面积，同时采用螺旋肋片管可以增加流体的扰动程度，减小传热膜系数，从而提高冷凝效率。
（3）受热面积增大：通过改变管束的排列方式或增加管束数量，可以增大管壳式换热器的受热面积。
采用多程管束可以增加壳程受热面积，同时采用小直径管束可以增加程数，从而进一步提高受热面积。
强化传热技术在管壳式换热器中具有广泛的应用前景，它可以有效地提高换热效率、减小能耗、降低生产成本，同时也可以延长设备的使用寿命。
换热器的强化传热
换热器的强化传热所谓换热器传热强化或增强传热是指通过对影响传热的各种因素的分析与计算，采取某些技术措施以提高换热设备的传热量或者在满足原有传热量条件下，使它的体积缩小。
换热器传热强化通常使用的手段包括三类：扩展传热面积（F）；加大传热温差；提高传热系数（K）。
1 换热器强化传热的方式1.1 扩展传热面积F扩展传热面积是增加传热效果使用最多、最简单的一种方法。
在扩展换热器传热面积的过程中，如果简单的通过单一地扩大设备体积来增加传热面积或增加设备台数来增强传热量，不光需要增加设备投资，设备占地面积大、同时，对传热效果的增强作用也不明显，这种方法现在已经淘汰。
现在使用最多的是通过合理地提高设备单位体积的传热面积来达到增强传热效果的目的，如在换热器上大量使用单位体积传热面积比较大的翅片管、波纹管、板翅传热面等材料，通过这些材料的使用，单台设备的单位体积的传热面积会明显提高，充分达到换热设备高效、紧凑的目的。
1.2 加大传热温差Δt加大换热器传热温差Δt是加强换热器换热效果常用的措施之一。
在换热器使用过程中，提高辐射采暖板管内蒸汽的压力，提高热水采暖的热水温度，冷凝器冷却水用温度较低的深井水代替自来水，空气冷却器中降低冷却水的温度等，都可以直接增加换热器传热温差Δt。
但是，增加换热器传热温差Δt是有一定限度的，我们不能把它作为增强换热器传热效果最主要的手段，使用过程中我们应该考虑到实际工艺或设备条件上是否允许。
例如，我们在提高辐射采暖板的蒸汽温度过程中，不能超过辐射采暖允许的辐射强度，辐射采暖板蒸汽温度的增加实际上是一种受限制的增加，依靠增加换热器传热温差Δt只能有限度的提高换热器换热效果；同时，我们应该认识到，传热温差的增大将使整个热力系统的不可逆性增加，降低了热力系统的可用性。
所以，不能一味追求传热温差的增加，而应兼顾整个热力系统的能量合理使用。
1.3 增强传热系数（K）增强换热器传热效果最积极的措施就是设法提高设备的传热系数（K）。
板式换热器知识讲解及换热计算
定义与工作原理定义板式换热器是一种高效、紧凑的换热设备，由一系列金属板片组成，板片之间形成狭窄的流道，冷、热流体在板片两侧流动，通过板片进行热量交换。
工作原理板式换热器利用板片之间的流道，使冷、热流体在流动过程中实现热量交换。
热量通过板片传导，从高温流体传递给低温流体，或从低温流体吸收热量传递给高温流体。
结构组成及特点结构组成板式换热器主要由框架、板片、密封垫片、压紧装置等部分组成。
其中，框架用于支撑和固定板片；板片是换热的主要部件，通常由不锈钢、钛合金等材料制成；密封垫片用于防止流体泄漏；压紧装置用于将板片压紧在框架上，保证换热器的密封性能。
特点板式换热器具有结构紧凑、换热效率高、占地面积小、维护方便等特点。
此外，板式换热器还具有多种板片组合方式，可适应不同流体的换热需求。
应用领域与发展趋势应用领域板式换热器广泛应用于供暖、空调、化工、食品、医药等领域。
在供暖领域，板式换热器可用于集中供暖系统中的热交换；在空调领域，可用于中央空调系统中的冷却和加热；在化工领域，可用于各种化工流程中的热量回收和温度控制。
发展趋势随着科技的不断进步和环保要求的提高，板式换热器将朝着更高效、更环保的方向发展。
一方面，研究者将不断优化板片结构和材料，提高换热效率和耐腐蚀性；另一方面，将加强智能化技术的应用，实现板式换热器的远程监控和智能控制，提高运行效率和安全性。
温度、热量和热能的概念及其关系热力学第一定律和第二定律的表述和意义热力学系统、边界、工质和热源的定义01热传导、热对流和热辐射三种传热方式的特点和区别02传热过程的基本定律和传热系数的概念03影响传热系数的因素和提高传热效率的方法流体的物理性质和流动状态流体静力学和动力学的基本原理流体在管道中的流动阻力和能量损失流体力学基础根据工艺要求确定所需换热量，考虑热损失和传热效率等因素。
换热量根据工艺要求确定进出口温度，考虑热媒性质和传热温差等因素。
进出口温度根据工艺要求确定允许的压力降，考虑流体性质和换热器结构等因素。
换热器
1）浮头式换热器
浮头式换热器两端的管板，一端不与壳体相连，该端称浮头。管子受热时，管束连同浮头可以沿轴向自由伸缩，完全消除了温差应力。
新型浮头式换热器浮头端结构，它包括圆筒、外头盖侧法兰、浮头管板、钩圈、浮头盖、外头盖及丝孔、钢圈等组成，其特征是：在外头盖侧法兰内侧面设凹型或梯型密封面，并在靠近密封面外侧钻孔并套丝或焊设多个螺杆均布，浮头处取消钩圈及相关零部件，浮头管板密封槽为原凹型槽并另在同一端面开一个以该管板中心为圆心，半径稍大于管束外径的梯型凹槽，且管板分程凹槽只与梯型凹槽相连通，而不与
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。
列管式换热器，按材质分为碳钢列管式换热器，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。在进行换热时，一种流体由封头的连结管处进入，在管流动，从封头另一端的出口管流出，这称之管程；另-种流体由壳体的接管进入，从壳体上的另一接管处流出，这称为壳程。
换热器作为传热设备被广泛用于耗能用量大的领域。随着节能技术的飞速发展，换热器的种类越来越多。适用于不同介质、不同工况、不同温度、不同压力的换热器，结构型式也不同，换热器的具体分类如下：
1、换热器按传热原理可分为：
1）间壁式换热器
间壁式换热器是温度不同的两种流体在被壁面分开的空间里流动，通过壁面的导热和流体在壁表面对流，两种流体之间进行换热。因此又称表面式换热器，这类换热器应用最广。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。
图文并茂讲解换热器
图文并茂讲解换热器换热器作为工艺过程必不可少的单元设备，广泛地应用于石油、化工、动力、轻工、机械、冶金、交通、制药等工程领域中。
据统计，在现代石油化工企业中，换热器投资约占装置建设总投资的30%~40%；在合成氨厂中，换热器约占全部设备总台数的40%。
由此可见，换热器对整个企业的建设投资及经济效益有着重要的影响。
（友情提示：需要购买LNG储罐，氧氮氩储罐，气化撬装，反应釜，换热器非标压力容器设备等，请联系：159****5828王）一.换热器的分类1.按换热器的用途分类(1)加热器：加热器用于把流体加热到所需的温度，被加热流体在加热过程中不发生相变。
(2)预热器：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：过热器用于加热饱和蒸汽，使其达到过热状态。
(4)蒸发器：蒸发器用于加热液体，使之蒸发汽化。
(5)再沸器：再沸器是蒸馏过程的专用设备，用于加热已冷凝的液体，使之再受热汽化。
(6)冷却器：冷却器用于冷却流体，使之达到所需要的温度。
(7)冷凝器：冷凝器用于冷凝饱和蒸汽，使之放出潜热而凝结液化。
2.按换热器传热面形状和结构分类(1)管式换热器：管式换热器通过管子壁面进行传热，按传热管的结构不同，可分为列管式换热管、套管式换热器、蛇管式换热器等几种。
管式换热器应用最广。
(2)板式换热器：板式换热器通过板面进行传热，按传热板的结构形式，可分为平板式换热器、螺旋板式换热器、板翅式换热器和热板式换热器。
3.按换热器所用材料分类(1)金属材料换热器：金属材料换热器是由金属材料制成，常用金属材料有碳钢、合金钢、铜及铜合金、铝及铝合金、钛及钛合金等。
由于金属材料的热导率较大，故该类换热器的传热效率较高，生产中用到的主要是金属材料换热器。
(2)非金属材料换热器：非金属材料换热器由非金属材料制成，常用非金屑材料有石墨、玻璃、塑料以及陶瓷等。
该类换热器主要用于具有腐蚀性的物料由于非金属材料的热导率较小，所以其传热效率较低。
换热器简介与强化换热
主要内容
引言
换热器分类
常见换热器介绍 强化换热
13
1.固定管板式换热器
1.挡板 2.补偿圈 3.放气嘴
它是将两端管板和壳体连接在一起，因而具有结构简单， 造价低廉的优点，但由于壳程清洗和检修困难，管外物料 应清洁、不易结垢 。对温差稍大时可在壳体的适当部位焊 上补偿圈(或称膨胀节)，通过补偿圈发生弹性变形适应外壳 和管束不同的膨胀程度，如图示。这种补偿方法简单但有 限，只适用于两流体温差小于70℃，壳程流体压强小于 0.6MPa的场合。
国内外发展概况
• 国内 为了提高换热器的传热系数，强化传热 效率，国内外出现了多种强化元件及 强化措施，主要包括在换热器中使用 螺旋槽管、横纹管、缩放管、波纹管 、大导程多头沟槽管、整体双面螺旋 翅片管等扩展表面的方法。另外，在 利用处理表面法、粗糙表面法的强化 传热技术方面也有了一定的研究。
国内外发展概况
(2)增加流动的扰动，减薄层流底层。 如在异形管内流动或在管内设置添 加物，采用波纹状或粗糙面等，使 流动方向和大小不断改变等，都可 提高对流传热强度； (3)利用传热进口段换热较强的特征， 采用短管换热器，利用机械或电的 方法使传热面或流体产生振动，采 用射流方法造成喷射传热面等。
国内外发展概况
6.翅片管式换热器
它是在管的表面上加装一定形式的翅 片，有横向和纵向两类。 翅片管换热器主要用于两种流体的对 流传热系数相差较大时，在h小的一侧 加装翅片，从而增大传热面积，提高流 体的湍动程度，以提高对流传热系数。
8.板式换热器
为了使换热器结构更为紧凑，提高单 位体积的传热面积，增加传热效果，以 及适应某些工艺过程的需要等，开发了 以板状作为传热面积的换热器，称为板 式换热器。
新型换热器与强化传热技术
新型换热器与强化传热技术
1换热器与强化传热技术
换热器是工程技术领域中常见的一种设备，可以把输入进来的低温冷却介质加热，输出加热的介质。
随着技术的发展，换热器的性能也在不断改善。
换热器的新型材料以及强化传热技术有助于提高换热效果。
首先，新型换热器可以降低体积质量比，提高传热比，对于某些特殊环境下的安装非常有效，并有助于提高设备的整体能源效率。
其次，新型换热器的附加结构可以有效提高换热效率，让设备运行更加高效，更加稳定可靠。
最后，新型换热器材料因其独特的抗腐蚀能力和耐高温性能，可以提高换热效率，抵抗各种恶劣环境因素，从而延长设备使用寿命。
此外，强化传热技术也是极大提升换热器性能的另一种方法。
该技术充分利用物理结构，在用于换热器的热传导表面上加入许多小的助放孔，使进入换热器的介质能够充分接触内部换热表面，从而改善换热效率。
综上所述，新型换热器以及强化传热技术都能有效地提升换热器的性能，让设备在更低的能耗状态下得到更好的换热效果，从而为机电设备的使用提供质量保证。
换热器简介
02
将纳米涂层涂覆在换热器表面，提高换热器的传热性能和抗腐
蚀能力。
纳米强化工艺
03
采用纳米强化工艺，提高换热器的强度和韧性，同时提高设备
的传热效率。
智能化与自动化换热器
智能化控制
采用智能化控制技术，实现换热器的自动化控制和远程监控。
自动化技术
利用自动化技术，实现换热器的自动启停、自动调节温度和自动 清洗等功能。
需要考虑工艺流程中的流体种 类、流量、温度等参数。
操作条件
需要考虑操作压力、腐蚀性等 条件。
设备成本
需要考虑设备购置成本、运行 维护费用等因素。
可靠性
需要考虑设备的可靠性、使用 寿命等因素。
05
换热器材质与性能要求
常用换热器材质
碳钢
具有较高的强度和耐腐蚀性， 价格低廉，广泛应用于石油、
化工等领域。
石油和天然气工业
在石油和天然气工业中， 换热器可用于加热或冷却 原油、天然气等，以满足 工业生产的需求。
电力工业
在电力工业中，换热器可 用于加热或冷却蒸汽、水 等，以满足发电机的需求 。
空调系统中的应用
家庭空调
换热器可用于家庭空调系统，实 现室内空气的加热或冷却。
商业空调
换热器可用于商业空调系统，为 建筑物提供舒适的室内环境。
紧凑型换热器
紧凑型换热器
体积小、重量轻、易于安装和维护。
小型化设计
通过优化设计，减小换热器的体积和重量，提高设备的紧凑性。
高压化技术
采用高压容器和管道，减小设备的体积和重量，同时提高设备的传 热效率。
纳米强化换热器
纳米材料的应用
01
利用纳米材料的优异性能，提高换热器的传热性能和耐腐蚀
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
)
关于换热器传热过程的强化
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（3）减小垢层热阻。随着使用时间的增加，管壁处所 结的污垢会越来越厚。由于污垢的导热系数很小，热阻很 大。即使很薄的垢层，其热阻也可能很大，对易结垢流体 的传热，很容易成为关键的热阻。因此，应采用必要的措 施进行除垢。其主要措施有四条。①增大流速。可减少污 垢的沉积。②定期除垢。如蒸发操作，经常是蒸发一次， 清洗一次，清洗要求彻底干净。又如一年一度的大修，对 换热器进行的除垢。③采用化学的方法，如水中加入六偏 磷酸钠、三聚磷酸钠等除垢剂；又如进入锅炉的硬水进行 处理使其成为软水；再如对循环使用的水易生成生物污 垢，可用氯、溴、硫酸铜等作为生物杀菌剂等；④其他方 法，超声波除水垢，其原理是当超声波信号作用于液体中 时，使液体内形成许许多多微小的气泡（空化核），液体 中每个气泡的破裂会产生能量很大的冲击波，这种现象称 之为“空化效应”，超声波除垢正是利用液体中气泡破裂 所产生的冲击波来达到防垢除垢作用。
2024换热器ppt课件
•换热器基本概念与分类•换热器结构与工作原理•换热器性能评价指标及方法•换热器选材与制造工艺目录•换热器安装调试与维护保养•换热器在节能减排中应用01换热器基本概念与分类换热器定义及作用定义作用换热器发展历程近代换热器早期换热器随着工业的发展，对换热器的传热效率和性能要求越来越高，出现了各种新型、高效的换热器。
现代换热器管壳式换热器板式换热器螺旋板式换热器热管式换热器常见类型及其特点应用领域与市场前景应用领域市场前景02换热器结构与工作原理主要组成部分介绍01020304换热管管板折流板/支撑板壳体工作原理简述换热管内的流体与管外的流体通过管壁进行热量折流板热量通过固体壁面（如换热管壁）从高温侧传递到低温侧。
热传导流体流过固体表面时，与固体表面发生热量交换。
对流换热在高温环境下，物体通过电磁波的形式向外发射热量。
辐射传热传热过程分析010204流体动力学特性流体在换热器内的流动状态（层流或湍流）影响传热效果。
折流板/支撑板的形状和位置对流体流动和传热有重要影响。
换热器的进出口位置和连接方式也会影响流体的分布和流动状态。
流体的物理性质（如密度、粘度、导热系数等）对传热效果有直接影响。
0303换热器性能评价指标及方法换热效率衡量换热器在单位时间内传递热量的能力，是评价换热器性能的重要指标。
压力损失流体在换热器内流动时产生的压力降，直接影响系统的能耗和运行成本。
换热面积有效传热面积的大小直接影响换热器的传热效率，是设计和选型的关键参数。
结构紧凑性紧凑的换热器结构有利于减小设备体积和重量，提高空间利用率。
性能评价指标概述实验测试方法介绍热平衡法压差法红外热像仪检测流体可视化实验数值模拟技术应用计算流体力学（CFD）模拟利用CFD软件对换热器内流体流动和传热过程进行数值模拟，预测性能并优化设计方案。
有限元分析（FEA）应用FEA方法对换热器结构进行力学分析和热应力计算，确保设备安全可靠。
多物理场耦合模拟考虑多种物理场（如流场、温度场、应力场等）之间的相互作用和影响，提高模拟精度和可靠性。
《换热器基础知识》课件
安装前的准备
调试与试运行
根据换热器的型号和规格，确定安装 位置和固定方式，准备安装所需的工 具和材料。
对换热器进行调试和试运行，检查其 工作性能和运行稳定性，确保满足使 用要求。
安装步骤与注意事项
按照安装说明书逐步完成换热器的安 装，注意确保安装的正确性和安全性 。
换热器的维护与保养
日常检查与保养
01
实验测定法
通过在换热器进出口设置温度、 压力等传感器，测量实际运行中 的换热器性能参数。
数值模拟法
02
03
理论分析法
利用计算机模拟软件，对换热器 内部流动和传热过程进行数值计 算，预测换热器的性能。
基于传热学和流体力学的基本原 理，对换热器进行理论分析和计 算。
换热器性能测试设备介绍
温度测量仪表
辐射传热
总结词
辐射传热是通过电磁波的形式传递热量，不需要介质传递。
详细描述
辐射传热的基本原理是黑体辐射定律，即物体以电磁波的形式发射和吸收能量。辐射传热的热量与物体的发射率 、温度和波长等因素有关。在换热器中，辐射传热主要发生在高温环境下，如燃烧过程和高温气体冷却等场合。
03 换热器的设计与优化
衡量换热器传热效果的重要指标，通 常用换热器入口和出口温度的差值与 热负荷的比值表示。
热效率
换热器实际传递的热量与理论热量之 比，反映换热器的能量利用效率。
流动阻力
换热器内部流体流动时所受阻力的大 小，通常以进出口压差表示。
紧凑性
换热器单位体积内的传热面积，反映 了换热器的紧凑程度和空间利用率。
换热器性能测试方法
换热器设计的基本原则
高效性原则
换热器应具备高效率，能够快 速实现热量的传递，以满足工
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2.浮头式换热器
1.管程隔板 2.壳程隔板 3.浮头
它是将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，如图示。这种结构不但可 完全消除热应力，而且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。
3.U型管式换热器
1.U形管 2.壳程隔板 3.管程隔板
所谓间壁式换热器是指两种温度不同的流体在 固定壁面相隔的空间内流动，通过两侧流体与避 免的对流换热及避免的导热而进行的热量传递的 换热器。参与换热的两种流体不会混合，传递过 程连续而稳定的进行。 如各种管壳式、板式结构的换热器。
按传热面形状和结构分
管式换热器
板式换热器
特殊形式换热器
9
1.管式换热器 通过管子壁面进行传热的换热器。按传热管的结 构形式可分为管壳式换热器、蛇管式换热器、套管 式换热器、翅片式换热器等。应用最广。 2.板式换热器 通过板面进行传热的换热器。按传热板的结构形 式可分为平板式、螺旋板式、板翅式、热板式换热 器等。 3.特殊形式换热器 根据工艺特殊要求而设计的具有特殊结构的换热 器。如回转式、热管、同流式换热器等。
在两块平行薄金属之间，夹入波纹状或其它形状的翅片，两边以侧条密封，即组 成为一个换热单元体。将各单元体进行不同的叠积和适当的排列，并用钎焊固定， 成为并流、逆流、错流的板束(或称蕊部)。然后再将带有流体进出口接管的集流箱 焊在板束上，即成为板翅式换热器。常用的翅片为光直型、锯齿型和多孔型三种 型式。 板翅式换热器一般用铝合金制造，结构紧凑、轻巧，单位体积传热面积可达到 2500～4000m2/m3，传热系数高，空气的对流传热系数可达到350W/m2· K，承压 可达5MPa。但容易堵塞，清洗困难，不易检修，适用于清洁和无腐蚀性流体的换 热。现已在石油化工、气体分离等工业中得到应用。
当蓄热体与热流体接触时， 从热流体处接受热量，蓄热体 温度升高，然后与冷流体接触， 将热量传递给冷流体，蓄热体 温度下降，从而达到换热的目 的。特点是结构简单，可耐高 温，体积庞大，不能完全避免 两种流体的混和。 适于高温气体热量的回收或 冷却。如回转式空气预热器。
热流体 冷流体
热流体
冷流体
3.间壁式换热器
它是将每根管子都弯成U型状，两端固定在同一 管板的两侧，管板用隔板分成两室，如图示。这种 结构使得每根管子可以自由伸缩，与其它管子和壳 体无关，从而解决了热补偿问题。这种换热器结构 简单，可用于高温高压，但管程不易清洗，而且因 管子需要一定的弯曲半径，故管板的利用率低。
4.蛇管式换热器
4.1.
蛇管多以金属管弯绕而成，或制 成适应各种容器需要的形状，沉 浸在容器中。两种流体分别在管 内外流动通过蛇管表面进行换热， 如图所示。其优点是结构简单， 制造方便，能承受高压，可用耐 腐蚀材料制造。缺点是容器内液 体湍动程度低，管外对流传热系 数小，传热效果可通过增设搅拌 提高，此外传热面积有限，主要 用于传热量不大的容器中。
换热器简介和强化换热
1
主要内容
引言
换热器分类
常见换热器介绍 强化换热
2
引言—换热器的重要作用
据资料统计，在现代石油化工 企业中，换热器的投资约占装 置建设总投资 30% ～ 40% ，世 界各国不断地从事对新型高效 换热设备的研究，以期提高热 能利用率，不断降低对天然能 源的消耗，因此，换热器在减 少企业的建设投资及提高企业 的经济效益方面具有重要影响 。迫切需要研究各种高效能紧 凑节能型的换热器。
3
主要内容
引言
换热器分类
常见换热器介绍 强化换热
4
按作用原理分：
直接接触式换热器
蓄热式换热器
间壁式换热器
5
1.直接接触式换热器
两种不同温度的流体直接 接触，相互混和传递热量。 特点是结构简单，传热效 率高。 适于两种流体允许混和的 场合。如凉水塔、洗涤塔、 文氏管及喷射冷凝器等。
热流体
冷流体
2.蓄热式换热器
平板式换热器
9.螺旋板式换热器
它是由两张互相平行的 薄金属板，卷制成同心 的螺旋形通道。在其中 央设置隔板将两通道隔 开，两板间焊有定距柱 以维持通道间距，螺旋 板两侧焊有盖板和接管。 两流体分别在两通道内 流动，通过螺旋板进行 换热。
10.
板翅式换热器的结构型 式很多，但是基本结构 是由平行隔板和各种型 式的翅片构成的板束组 装而成，如图示。
按所用材料分
金属材料换热器 非金属材料换热器
11
按所用材料分
1.金属材料换热器 由金属材料加工制成的换热器。常用的材 料有碳钢、合金钢、铜及铜合金、铝及铝合 金、钛及钛合金等。因金属材料导热系数大， 故此类换热器的传热效率高。 2.非金属材料换热器 有非金属材料制成的换热器。常用的材料 有石墨、玻璃、塑料、陶瓷等。因非金属材 料导热系数较小，故此类换热器的传热效率 较低。常用于具有腐蚀性的物系。
4.2喷淋式蛇管换热器
如图示，将蛇管成排地固定在支架上，水由最 上层管的喷淋装置中均匀淋下，沿管表面流过， 与管内热流体换热。其优点是传热效果较沉浸 式好，传热面积大而且可以改变，检修和清洗 方便。缺点是喷淋不易均匀。 主要用于管内流体的冷却，常设置在室外空气 流通处。
5.套管式换热器
将两种直径不同的 直管制成同心套管， 根据换热要求将若 干段套管连接组合 而成，如图示。
每段套管称为一程，长约 4～ 6m，每程的内管依次与下一 程的内管用 U 型弯头连接，外管之间也由管子连通，可同 时几排并列，每排与总管相连。换热时一种流体走管内， 另一种流体走环隙，而且两种流体可始终保持逆流换热， Δtm 大。适当选择两管的直径，两流体可得到较高的流速， 故一般具有较高的传热系数。其优点是结构简单，能耐高 压，传热面积易于增减；缺点是设备结构不紧凑，金属耗 用量大，一般用于换热量不大的场合。
6.翅片管式换热器
它是在管的表面上加装一定形式的翅 片，有横向和纵向两类。 翅片管换热器主要用于两种流体的对 流传热系数相差较大时，在h小的一侧 加装翅片，从而增大传热面积，提高流 体的湍动程度，以提高对流传热系数。
8.板式换热器
为了使换热器结构更为紧凑，提高单 位体积的传热面积，增加传热效果，以 及适应某些工艺过程的需要等，开发了 以板状作为传热面积的换热器，称为板 式换热器。
主要内容
引言
换热器分类
常见换热器介绍 强化换热
13
1.固定管板式换热器
1.挡板 2.补偿圈 3.放气嘴
它是将两端管板和壳体连接在一起，因而具有结构简单， 造价低廉的优点，但由于壳程清洗和检修困难，管外物料 应清洁、不易结垢 。对温差稍大时可在壳体的适当部位焊 上补偿圈(或称膨胀节)，通过补偿圈发生弹性变形适应外壳 和管束不同的膨胀程度，如图示。这种补偿方法简单但有 限，只适用于两流体温差小于70℃，壳程流体压强小于 0.6MPa的场合。