工业换热器的类型和介绍
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蛇管的形状
◎ 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 外流体的对流传热系数较小。为提高传热系数，容器 内可安装搅拌器。
3、喷淋式换热器
◎ 结构：将蛇管成排地
固定于钢架上，被冷却的
直管
水槽
流体在管内流动，冷却水
由管上方的喷淋装置中均
匀淋下，故又称喷淋式冷 却器。
工业换热器的类型和介绍
复习
❖ 1、热传导 ❖ 2、热对流 ❖ 3、间壁式传热过程 ❖ 4、传热总速率方程
三、工业换热器的类型
◆换热器：用于热量交换的设备。
◆载热体：参与换热的两种流体。
热载热体（热流体）：加热剂（水蒸
载热体
汽）
冷载热体（冷流体）：冷却剂（水、冷
冻盐水、空气）
1.间壁式：冷热流体通过间壁传递热量； 特点：两种流体不直接混合，保持原状态；
常见的类型有：固定板式换热器、U形管换热器、 浮头式换热器。
（1）列管式换热器的结构
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。
管束结构
结构示意
单程： 流体在管内每通过管束一次 —— 一管程 流体在管外每通过壳体一次 —— 一壳程
板式换热器的板片和板面波纹形状
板式换热器流向示意图
优点：传热系数大、结构紧凑、操作灵活性大、金属材 料消耗量低、加工容易、检修清洗方便。 缺点：允许操作压力比较低、操作温度不能太高、处理 量不大。
螺旋板式换热器
（2）热管换热器 新型传热元件
热管
优点：传热能力大、应用范围广、结构简单、工作可靠 适用：尤其适用于某些等温性要求较高的场合
2.混合式：冷热两种流体直接混合； 特点：传热速度快；
适用于：废热回收； 3.蓄热式 4.中间载热体式换热器：热管；
4.6 换热器
分类:
① 按用途：加热器、冷却器、冷凝器、再沸器、蒸发器
② 按传热特征
直接接触式：冷、热流体直接混合
蓄热式： 冷流体
热流体
热流体
冷流体
蓄热式换热器示意图
间壁式：冷、热两流体由金属壁隔开，不直接接触
一、间壁式换热器的类型
1、夹套式换热器
物料
◎ 结构及用途：在容器
外壁安装夹套制成。主要 用于反应过程的加热或冷 加热蒸汽
却。
◎ 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，可在釜
内安装搅拌器。
物料
搅拌器 釜
冷凝水
夹套式换热器
2、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。
换热管规格： 2 2 5 .5 ， 1 2 ， 92 2 ， 53 2 8 .5 等
管子长度：1.5m、2m、3m、4.5m、6m、9m
一般情况L下4： ~6 D
管子在管板上的排列：
正三角形排列
正方形排列
正三角形错列
(5) 折流挡板 挡板间距：一般取壳体内径的0.2~1.0倍
带膨胀节的固定管板换热器
b）U形管换热器 结构:
特点：具有温度补偿作用，管程不易清洗。 适用：可用于高温高压，适用于管程为洁净而不易结垢 的流体。
c）浮头式换热器 结构:
浮头式换热器
特点：消除了温差应力、便于清洗和检修；结构复杂、 成本高，但应用广泛。
6、其他类型换热器
（1）各种板式换热器
逆流流动，平均温差最大，结构简单，能承受高压，
应用方便。
◎ 缺点：介质流量较小，热负荷不大。
wenku.baidu.com
5、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，应用广泛。
◎ 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。
二、 列管式换热器的设计和选用
要求：根据生产任务设计或选择合适的换热器 (计算传热面积，确定管、壳程数，管规格、管排布等）
1、列管式换热器设计和选用应考虑的问题
(1)选择流程 一般原则：不洁净或易结垢的液体、腐蚀性流体
压力高的流体 走管程 饱和蒸汽、流量小而粘度大的流体、对 流传热系数大的流体、需要冷却的流体 走壳程
弯曲、断裂或管板变形，为此，采用各种补偿办法消除 或减小热应力。
根据所采取的温差补偿措施，列管式换热器可分为：
固定管板式 —— 安装膨胀节 U形管式 —— 本身具有补偿能力 浮头式 —— 本身具有补偿能力
a）固定管板式换热器
单管程固定管板换热器
特点： 结构简单，成本低，可能产生较大的热应力， 壳程不易机械清洗； 适用： 壳程流体不易结垢或容易化学清洗，壳体与传 热管壁温度之差小于50C，否则加膨胀节。
(2) 流速的选择 流速影响对流传热系数和污垢热阻的大小。 ◆ 流速减小，流体中颗粒沉积，甚至堵塞管路 ◆ 流速增大，流体阻力增大。 （表4-12、4-13）
(3) 流动方式的选择 ◆对于同样的进、出口条件，传热量相同， A逆<A并 ◆管程或壳程↑，对流传热系数↑，但同时流动阻力↑， △tm ↓，应权衡确定 (4) 换热管规格和排列的选择
双管程换热器内的流体流动
折流挡板 作用：提高壳程流体湍动程度(Re>100 湍流),增大 α0，强化传热。冲刷沉积物，减小污垢热阻；对壳 体起支撑作用。
代价：壳体阻力↑，系统动力消耗↑
常用形式：弓形、圆盘形
弓形
圆盘形
单壳程圆盘形折流板管壳式换热器流体在壳内的流动
（2） 分类及特点 管、壳温度不同，产生热应力，当Δt＞50℃时，管
多程： ◆ 多管程：封头内设置分程隔板，单管程→多管程
T1
t2
t1
T2 单管程固定管板换热器
◆ 多壳程： 相当于单壳程串联，传热面积增大
双管程固定管板换热器
传热面积：
A双A单nd0L
流通截面积：
A单
4
d2n i
A双
1 2
A单
管程数↑，流通截面积↓， 管内流速↑，αi↑，可强化传热
单管程换热器管、壳程流体流动
喷淋式冷却器
◎ 优点：传热推动力大，传热效果好，便于检修和清洗 ◎ 缺点：喷淋不易均匀
4、套管式换热器
外 管
◎ 结构：将两种直径大小不 内 管
同的直管装成同心套管，并
可用U形肘管把管段串联起
来，每一段直管称作一程。
套管式换热器
◎ 优点：进行热交换时使一种流体在内管流过，另一
种则在套管间的环隙中通过。流速高，传热系数大，
◎ 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 外流体的对流传热系数较小。为提高传热系数，容器 内可安装搅拌器。
3、喷淋式换热器
◎ 结构：将蛇管成排地
固定于钢架上，被冷却的
直管
水槽
流体在管内流动，冷却水
由管上方的喷淋装置中均
匀淋下，故又称喷淋式冷 却器。
工业换热器的类型和介绍
复习
❖ 1、热传导 ❖ 2、热对流 ❖ 3、间壁式传热过程 ❖ 4、传热总速率方程
三、工业换热器的类型
◆换热器：用于热量交换的设备。
◆载热体：参与换热的两种流体。
热载热体（热流体）：加热剂（水蒸
载热体
汽）
冷载热体（冷流体）：冷却剂（水、冷
冻盐水、空气）
1.间壁式：冷热流体通过间壁传递热量； 特点：两种流体不直接混合，保持原状态；
常见的类型有：固定板式换热器、U形管换热器、 浮头式换热器。
（1）列管式换热器的结构
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。
管束结构
结构示意
单程： 流体在管内每通过管束一次 —— 一管程 流体在管外每通过壳体一次 —— 一壳程
板式换热器的板片和板面波纹形状
板式换热器流向示意图
优点：传热系数大、结构紧凑、操作灵活性大、金属材 料消耗量低、加工容易、检修清洗方便。 缺点：允许操作压力比较低、操作温度不能太高、处理 量不大。
螺旋板式换热器
（2）热管换热器 新型传热元件
热管
优点：传热能力大、应用范围广、结构简单、工作可靠 适用：尤其适用于某些等温性要求较高的场合
2.混合式：冷热两种流体直接混合； 特点：传热速度快；
适用于：废热回收； 3.蓄热式 4.中间载热体式换热器：热管；
4.6 换热器
分类:
① 按用途：加热器、冷却器、冷凝器、再沸器、蒸发器
② 按传热特征
直接接触式：冷、热流体直接混合
蓄热式： 冷流体
热流体
热流体
冷流体
蓄热式换热器示意图
间壁式：冷、热两流体由金属壁隔开，不直接接触
一、间壁式换热器的类型
1、夹套式换热器
物料
◎ 结构及用途：在容器
外壁安装夹套制成。主要 用于反应过程的加热或冷 加热蒸汽
却。
◎ 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，可在釜
内安装搅拌器。
物料
搅拌器 釜
冷凝水
夹套式换热器
2、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。
换热管规格： 2 2 5 .5 ， 1 2 ， 92 2 ， 53 2 8 .5 等
管子长度：1.5m、2m、3m、4.5m、6m、9m
一般情况L下4： ~6 D
管子在管板上的排列：
正三角形排列
正方形排列
正三角形错列
(5) 折流挡板 挡板间距：一般取壳体内径的0.2~1.0倍
带膨胀节的固定管板换热器
b）U形管换热器 结构:
特点：具有温度补偿作用，管程不易清洗。 适用：可用于高温高压，适用于管程为洁净而不易结垢 的流体。
c）浮头式换热器 结构:
浮头式换热器
特点：消除了温差应力、便于清洗和检修；结构复杂、 成本高，但应用广泛。
6、其他类型换热器
（1）各种板式换热器
逆流流动，平均温差最大，结构简单，能承受高压，
应用方便。
◎ 缺点：介质流量较小，热负荷不大。
wenku.baidu.com
5、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，应用广泛。
◎ 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。
二、 列管式换热器的设计和选用
要求：根据生产任务设计或选择合适的换热器 (计算传热面积，确定管、壳程数，管规格、管排布等）
1、列管式换热器设计和选用应考虑的问题
(1)选择流程 一般原则：不洁净或易结垢的液体、腐蚀性流体
压力高的流体 走管程 饱和蒸汽、流量小而粘度大的流体、对 流传热系数大的流体、需要冷却的流体 走壳程
弯曲、断裂或管板变形，为此，采用各种补偿办法消除 或减小热应力。
根据所采取的温差补偿措施，列管式换热器可分为：
固定管板式 —— 安装膨胀节 U形管式 —— 本身具有补偿能力 浮头式 —— 本身具有补偿能力
a）固定管板式换热器
单管程固定管板换热器
特点： 结构简单，成本低，可能产生较大的热应力， 壳程不易机械清洗； 适用： 壳程流体不易结垢或容易化学清洗，壳体与传 热管壁温度之差小于50C，否则加膨胀节。
(2) 流速的选择 流速影响对流传热系数和污垢热阻的大小。 ◆ 流速减小，流体中颗粒沉积，甚至堵塞管路 ◆ 流速增大，流体阻力增大。 （表4-12、4-13）
(3) 流动方式的选择 ◆对于同样的进、出口条件，传热量相同， A逆<A并 ◆管程或壳程↑，对流传热系数↑，但同时流动阻力↑， △tm ↓，应权衡确定 (4) 换热管规格和排列的选择
双管程换热器内的流体流动
折流挡板 作用：提高壳程流体湍动程度(Re>100 湍流),增大 α0，强化传热。冲刷沉积物，减小污垢热阻；对壳 体起支撑作用。
代价：壳体阻力↑，系统动力消耗↑
常用形式：弓形、圆盘形
弓形
圆盘形
单壳程圆盘形折流板管壳式换热器流体在壳内的流动
（2） 分类及特点 管、壳温度不同，产生热应力，当Δt＞50℃时，管
多程： ◆ 多管程：封头内设置分程隔板，单管程→多管程
T1
t2
t1
T2 单管程固定管板换热器
◆ 多壳程： 相当于单壳程串联，传热面积增大
双管程固定管板换热器
传热面积：
A双A单nd0L
流通截面积：
A单
4
d2n i
A双
1 2
A单
管程数↑，流通截面积↓， 管内流速↑，αi↑，可强化传热
单管程换热器管、壳程流体流动
喷淋式冷却器
◎ 优点：传热推动力大，传热效果好，便于检修和清洗 ◎ 缺点：喷淋不易均匀
4、套管式换热器
外 管
◎ 结构：将两种直径大小不 内 管
同的直管装成同心套管，并
可用U形肘管把管段串联起
来，每一段直管称作一程。
套管式换热器
◎ 优点：进行热交换时使一种流体在内管流过，另一
种则在套管间的环隙中通过。流速高，传热系数大，