常见换热器 PPT课件

化学工程基础
常见的间壁式换热器 列管式换热器 工业上使用最广泛的一种换热设备 优点：单位体积的传热面积、处理能力和操作弹性大，适应能
力强，尤其在高温、高压和大型装置中采用更为普遍。 根据热补偿方式不同，分为三类：
固定管板式 U形管式 浮头式
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常见的间壁式换热器 固定管板式列管换热器
折流板作用：不仅可以防止流体短路、增加流体流速，还迫使 流体按规定路径多次错流通过管束，使湍动程度大大增加。
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常见的间壁式换热器 板翅式换热器
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板翅式换热器
传热效果好 板翅促进湍流，破坏传热边界层的发展，总传热 系数高，同时冷、热流体间换热不仅以平隔板为传热面，而 且大部分热量通过翅片换热，因而具有很高的传热速率。
结构紧凑 单位体积换热器提供的传热面积一般能达到2500m2， 最高可达到4300m2，而列管式换热器只有160m2。 轻巧牢固 由于结构紧凑，通常用铝合金制造，在相同的传热 面积下，其重量仅为列管式换热器的十分之一，波纹翅片不 仅是传热面，又是两板间的支撑，故强度很高。
优点：结构简单、造价便宜，能耐高压，便于检修、清洗，水 质要求低
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 化学工程基础
常见的间壁式换热器 套管式换热器
优点：结构简单，能承受较高压力，应用灵活； 缺点：耗材多，占地面积大，难以构成很大的传热面积，故一 般适合于流体流量不大、传热负荷较小的场合。
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带补偿圈的列管式换热器 化学工程基础
常见的间壁式换热器 U形管式列管换热器
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常见的间壁式换热器 浮头式列管换热器
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常见的间壁式换热器 板式换热器
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板式换热器的特点
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。 传热系数高 雷诺准数>10时，即可产生剧烈湍流，一般总传热系数 可高达3000～8000W/m2.K。 端部温差小 逆流换热，可达到1℃的端部温差。 热损失小 只有板片边缘暴露，不需保温，热效率≥98%。 适应性好，易调整 通过改变板片数目和组合方式即可调节换热能力， 与变化的热负荷相匹配。 流体滞留量小，对变化反应迅速，拆装简单，容易维护 板片是独立 的单元体，拆装简单，可将密封垫密闭的板片拆开、清洗。 结垢倾向低 高度紊流、光滑板表面，使积垢机率很小，且具自清洁 功能，不易堵塞。 低成本 使用一次冲压成型的波纹板片装配而成，金属耗量低，当使 用耐蚀材料时，投资成本明显低于其他的换热器。
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常见的间壁式换热器 夹套式换热器 ：主要用于反应器的加热或冷却
优点：结构简单加工方便 缺点：传热面积小，传热效率低
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常见的间壁式换热器 沉浸式蛇管换热器
优点：结构简单，能承受高压； 缺点：传热面积不大，管外流体给热系数小，为强化传热， 可在容器内安装搅拌器。
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常见的间壁式换热器 喷淋式蛇管换热器
适应性强，操作范围广 由于铝合金的导热系数高，特别适合 于低温和超低温条件下的换热。
流道很小，容易堵塞而使压降增大。换热器内一旦结垢，清 洗和检修困难，故处理的物料应较清洁或预先进行净制。
由于平隔板是用薄铝片制成，故要求流体对铝不发生腐的选用和设计
流体流动通道的选择： (1) 不清洁或易结垢的物料应当流过易于清洗的一侧，对于直
由于流道长，可为完全逆流，便于控制温度和利用低温热源，操作 时允许较低的温度差，因此，在一些低温差传热的场合，采用螺旋 板换热器比较合适。
结构紧凑，制造简便，单位体积设备内的传热面积约为列管式换热 器的3倍。 操作压力和温度不能太高，尤其是所能承受的压力比较低，操作压 力只能在20atm以下，操作温度约在300-400℃以下。 不易检修，整个换热器已被卷制焊接为一个整体，一旦发生中间泄 漏或其他故障，设备即告报废。
授课教师:邸凯
第二章 传 热
第五节 换热器
换热器分类
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。 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。
向都在不断变化，在 Re>100 即可达到湍流。 以上各点往往不可能同时满足，应抓住主要矛盾进行选择，例
如，首先从流体的压力、腐蚀性及清洗等方面的要求来考 虑，然后再考虑满足其他方面的要求。
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管管束，一般通过管内，直管内易于清洗； (2) 需通过增大流速提高α的流体应选管程，因管程流通截面积
小于壳程，且易采用多程来提高流速； (3) 腐蚀性流体宜走管程，以免管束和壳体同时受腐蚀； (4) 压力高的流体宜选管程，以防止壳体受压； (5) 饱和蒸汽宜走壳程，冷凝液易于排出，其α与流速无关； (6) 被冷却的流体一般走壳程，便于散热； (7) 粘度大、流量小的流体宜选壳程，因壳程的流道截面和流
按用途分：加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器等。 按结构分：夹套式、浸没式、喷淋式、套管式和管壳式等。
选取换热器时，应根据工艺要求选用合适的类型，还应 按传热基本原理选定合理的换热流程，确定换热器的传热面 积、结构尺寸以及校核流体阻力等。 对系列化标准换热器，需通过必要的计算 (A，p) 来选用。
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板式换热器
缺点：处理能力不大，操作压力比较低，一般不超过20atm，受垫 片耐热性的限制，操作温度不能太高，一般合成橡胶垫不超过 130℃，压缩石棉垫圈也不超过250℃。
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螺旋板式换热器 化学工程基础
螺旋板式换热器的特点
传热系数高 由于离心力的作用，可在较低Re数下出现湍流(Re=14001800)，允许流速可达2m/s，故传热系数较高，如水对水的换热，传 热系数可达2000-3000 W/（m2·K）。 不易堵塞 由于流速较高，又是在螺旋流道内流动，能较好的发挥流 体对板面的冲刷作用，因而流体中的悬浮物不易沉积下来。