换热器培训课件

二、换热器结构与分类
2.12 蓄热式换热器
换热器由蓄热材料构成，并分成两半，冷热流体轮换通过它的一半通道，从而交替式地吸收 和放出热量，即热流体流过换热器时，蓄热材料吸收并储蓄热量，温度升高，经过一段时间 后切换为冷流体，蓄热材料放出热量加热冷流体。一般用于气体，如锅炉中间转式空气预热 器，全热回收式空气调节器等。
1、壳体垫片；2、管板；3、垫片；4、定位螺栓；5、分合环； 6、管箱主垫片；7、固定环；8、压环；9、内圈螺栓；10、管箱盖板； 11、密封盘；12、螺纹锁紧环；13、外圈螺栓；14、内套筒；15、内部螺栓；16、 内圈压环；17分程箱；18、外圈压环；19、外圈顶销；20内圈顶销
二、换热器结构与分类
在设计时必须考虑浮头管板的外径。该外径应小于壳体内径，一般推荐浮头管板与壳 体内壁的间隙等于3~5mm。这样，当浮头出的钩圈拆除后，即可将管束从壳体内抽出。 以便于进行检修、清洗。浮头盖在管束装入后才能进行装配，所以在设计中应考虑保证 浮头盖在装配时的必要空间。换热器结构较复杂，而且浮动端小盖在操作时无法知道泄 露情况。因此在安装时要特别注意其密封。
二、换热器结构与分类
2.5 U型管式换热器
每根管子都弯成U形，一束管子被弯制成 不同曲率半径的U型管，其两端固定在同一 块管板上，组成管束，从而省去了一块管板 与一个管箱。因为管束与壳体是分离的，在 受热膨胀时，彼此间不受约束，故消除了温 差应力。进、出口分别安装在同一管板的两 侧，并将封头以隔板分成两室。其结构简 单，造价便宜，管束可以在壳体中抽出，管 外清洗方便，但管内清洗困难，只能用化学 方法清洗，故最好让不易结垢的物料从管内 通过。由于弯管的外侧管壁较薄以及管束的 中央部分存在较大的空隙，故U型管换热器 具有承压能力差、传热能力不佳的缺点。通 常用于高温高压和物料较清洁的场合。
㎡，较高级冷拔换热管外径25mm，管长6m，4管程单壳程的浮头式换热器，其型号
为：
AES500-1.6-54-6/25-4Ⅰ
固定管板式换热器
封头管箱，公称直径700mm，管程设计压力2.5MPa，壳程设计压力1.6MPa，公称换
热面积200 ㎡，较高级冷拔换热管外径25mm,管长9m，4管程单壳程的固定管板式换
（2）板型（板式、螺旋板式、板翅式、板壳式）：结构紧凑、传热效果好
（3）其它形式
（1）间壁式（表面式）：参与换热的两流体互不相溶混
（2）直接接触式（混合式）：用于参与换热的两种流体互相溶混，或允许 按传热原理过程 两者之间有物质扩散、机械夹带的场合 分类
（3）蓄热式（周期流动式）：用于从高温炉气中回收热量以预热空气或将 气体加热至高温，换热过程分两个阶段进行
热器，其型号为：
BEM700-2.5/1.6-200-9/25-4Ⅰ
U型管式换热器
封头管箱，公称直径500mm，管程设计压力4.0MPa，壳程设计压力1.6MPa，公称换
热面积75 ㎡，较高级冷拔换热管外径19mm,管长6m，2管程单壳程的U型管式换热
器，其型号为：
二、换热器结构与分类
分类方法
产品类型及技术特征
这种换热器结构比较简单，但有其局限性。 介质温度及两种流体温差不能过大。
二、换热器结构与分类
2.4 浮头式换热器
管子一端固定在一块固定管板上，管板夹持在壳体法兰与管箱法兰之间，用螺栓连 接；管子另一端固定在浮头管板上，浮头管板夹持在用螺柱连接的浮头盖与钩圈之 间，形成可在壳体内自由移动的浮头，故当管束与壳体两侧介质的温差较大受热伸长 时，
二、换热器结构与分类
2.8 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。
二、换热器结构与分类
1、板换的分类
一般情况下，我们主要根据结构来区分板式换热器，也就是根据外形来区分，可分为四大类 ：①可拆卸板式换热器（又叫带密封垫片的板式换热器）、②焊接板式换热器、③螺旋板式换 热器、④板卷式换热器（又叫蜂窝式换热器）。
浮头换热器的浮头部分结构，按不同的要求可设计成各种形式，除必须考虑管束能 在设备内自由移动外，还必须考虑到浮头部分的检修、安装和清洗的方便。钩圈对保证 浮头端的密封、防止介质间的串漏起着重要作用。随着浮头式换热器的设计、制造技术 的发展，以及长期以来使用经验的积累，钩圈的结构形式也得到了不段的改进和完善。
二、换热器结构与分类
二、换热器结构与分类
二、换热器结构与分类
二、换热器结构与分类
2.1、型号构成
二、换热器结构与分类
二、换热器结构与分类
二、换热器结构与分类
下图为TEMA标准中结构形式，与GB151基本一致。
二、换热器结构与分类
举例说明
浮头式换热器
平盖管箱，公称直径500mm，管程和壳程设计压力均为1.6MPa，公称换热面积54
二、换热器结构与分类
2.10半焊式板式换热器
半焊式板式换热器是用两张板片沿密封槽采用激光焊焊接成板片对，把板片对用密封垫 密封，以叠加的形式夹装在固定压紧板、活动压紧板中间的一种换热器。
二、换热器结构与分类
2.11全焊式板（框）式换热器
板片采用焊接方式制造，由板束、导流管箱、缓冲管箱、压紧板、夹紧螺栓、法兰盖 板及支座等主要元件构成。
按表面紧凑性分 （1）紧凑式：传热面积密度≥700m2/m3
类
（2）非紧凑式：传热面积密度≤700m2/m3
按流程分类
（1）单流程：顺流、逆流及交叉流 （2）多流程：扩展表面式（逆流交叉流和顺流交叉流）
（1）传热表面两侧无相变对流换热
按流体相态和传 （2）传热表面一侧为无相变对流换热，另一侧为相变对流换热
二、换热器结构与分类
（1）金属材料：碳素钢、低合金钢、奥氏体不锈钢、钛及钛合金、镍及 按所用材料分类 镍合金、铜及铜合金、铝及铝合金等
（2）非金属材料：石墨、陶瓷、塑料、玻璃
（1）加热器：用以加热流体
按用途分类
（2）冷却器：用以冷却流体，通常用水或空气为冷却剂 （3）蒸发器：将液体转变为气体
（4）冷凝器：把气体或蒸气冷凝成液体按传热表面紧
42
污水车间, 4
储运车间, 29
丁二烯, 47
乙烯, 278
STPP, 54 JPP, 57 HDPE, 39 苯乙烯, 56
乙二醇, 186
一、换热器概述
换热器是将热流体的部分 热量传递给冷流体的设备，是 一种在不同温度下的两种或两 种以上流体间实现物料之间热 量传递的节能设备，使热量由 温度较高的流体传递给温度较 低的流体，使流体温度达到工 艺流程规定的指标，以满足工 艺条件的需要，同时也是提高 能源利用率的主要设备之一， 又称热交换器。
二、换热器结构与分类
2.7 填料函式换热器
管束一端与壳体之间用填料密封，管束的另一端管板与浮头式换热器同样夹持在 管箱法兰和壳体法兰之间，用螺栓连接。拆下管箱、填料压盖等有关零件后，可将管 束抽出壳体外，便于清洗管间。管束可自由伸缩，具有与浮头式换热器相同的优点。 由于减少了壳体大盖，它的结构较浮头式换热器简单，造价也较低，但填料处容易泄 漏，工作压力与温度受一定限制，直径也不宜过大。
（1）换热压力容器（管壳式、板翅式、板壳式）：受国家质检总局锅炉压
按是否属于压力 力容器制造许可和监督管理
容器分类
（2）非压力容器换热器（板式、空冷式、螺旋板式）：可在全国锅炉压力
容器标准化技术委员会热交换器分委员会进行产品安全注册
（1）管型（管壳式、套管式、蛇管式）：承压能力高，成本较低
按传热表面结构 特点分类
其中，焊接板式换热器又分为：半焊接板式换热器、全焊接板壳式换热器、板壳式换热器、 钎焊板式换热器。
2、板换特点：（板式换热器与管壳式换热器的比较）
a.传热系数高，高效节能； b.对数平均温差大，末端温差小； c. 适应性强,容易改变换热面积或流程组合； d. 重量轻，造价低；结构紧凑占地面积小；制作方便,使用寿命长；易清洗 E.热损失小；容量较小；单位长度的压力损失大； F.不易结垢；不串液,易堵塞 G.工作压力不宜过大，介质温度不宜过高，可能发生泄漏
二、换热器结构与分类
壳体和管束相对膨胀是自由的，两者互不牵制，因而不会产生温差应力。浮头部分是由 浮头管板，钩圈与浮头端盖组成的可拆联接，因此可以容易抽出管束，故管内管外都能 进行清洗，也便于检修。钩圈一般都为对开式结构，要求密封可靠，结构简单、紧凑、 便于制造和拆装方便。由上述特点可知，浮头式换热器多用于温度波动和温差大的场 合，尽管与固定管板式换热器相比其结构更复杂、造价更高。
Байду номын сангаас螺纹环锁紧式换热器有以下几个突出优点： 1）密封性能可靠
这是由于本身的特殊结构所决定的。由图可见，在管箱中由内压引起的轴向力通过管 箱盖10和螺纹锁紧环12传递给管箱壳体16承受。它不像普通法兰型换热器，其法兰螺栓 载荷要由两部分组成：一是流体静压力产生的轴向力使法兰分开，需克服此端面载荷；二 是为保证密封性，应在垫片或接触面上维持足够的压紧力。因此所需螺栓大，拧紧困难， 密封可达性相对较差。而螺纹环锁紧式密封结构的螺栓只需提供给垫片密封所需的压紧 力，流体静压力产生的轴向力通过螺纹环传导到了管箱壳体上，由管箱壳体承受，所以螺 栓小，便于拧紧，很容易达到密封效果。
目录
一.换热器的概述 二.换热器的结构与分类 三.换热器的制造 四.换热器的投运步骤及注意事项 五.换热器的检修内容 六.换热器的故障分析
一、换热器概述
设备总数
22%
78% 换热设备 其他设备
各车间换热器数量
乙烯
乙二醇
苯乙烯
HDPE
JPP
STPP
丁二烯
C4/汽油加氢
公用工程
污水车间
储运车间
公用工程, 17 C4/汽油加氢,
二、换热器结构与分类
2.13 螺旋板式换热器
由两张间隔一定的平行薄金属板卷制而成，在其内部形成两个同心的螺旋形通道。换热器 中央设有隔板，将螺旋形通道隔开，两板之间焊有定距柱以维持通道间距。在螺旋板两侧 焊有盖板。冷热流体分别通过两条通道，在器内逆流流动，通过薄板进行换热。
二、换热器结构与分类
2.14 螺纹环锁紧式换热器
二、换热器结构与分类
2.3 固定管板式换热器
二、换热器结构与分类
换热器的管端以焊接或胀接的方法固定在两块管板上，而管板则以焊接的方法与壳体 相连。与其它型式的管壳式换热器相比，结构简单，当壳体直径相同时，可安排更多的管 子，也便于分程，同时制造成本较低。由于不存在弯管部分，管内不易积聚污垢，即使产 生污垢也便于清洗。如果管子发生泄漏或损坏，也便于进行堵管或换管，但无法在管子的 外表面进行机械清洗，且难以检查，不适宜处理脏的或有腐蚀性的介质。更主要的缺点是 当壳体与管子的壁温或材料的线膨胀系数相差较大时，在壳体与管中将产生较大的温差应 力，因此为了减少温差应力，通常需在壳体上设置膨胀节，利用膨胀节在外力作用下产生 较大变形的能力来降低管束与壳体中的温差应力。
二、换热器结构与分类
2.9 可拆卸板式换热器
1.固定板 2.压板 3.支撑 4.横梁 5.导向杆 6.扎架托辊 7.拉紧螺栓 8.固定螺丝 9.橡胶衬垫
（钛、不锈 钢）
10.垫片（橡 胶） 11. 板式转换层
二、换热器结构与分类
可拆卸板式换热器是由许多冲压 有一定波纹形状的金属薄板按一定间 隔，板间的四周通过胶条垫片密封， 并用框架和压紧螺旋重叠压紧而成， 各种板片之间形成薄矩形通道，通过 板片进行热量交换。板片和垫片的四 个角孔形成了流体的分配管和汇集 管，同时又合理地将冷热流体分开， 使其分别在每块板片两侧的流道中流 动，通过板片进行热交换。板片形式 主要有人字形波纹板、水平平直波纹 板和瘤形板片三种。
热机理分类
（3）传热表面两侧有相变对流换热
（4）对流和辐射的复合换热
二、换热器结构与分类
2.2 管壳式换热器
壳体多为圆筒形，内部放置了由许多管子组成的管束，管子的两端固定在管板上，管子 的轴线与壳体的轴线平行。进行换热的冷热两种流体，一种在管内流动，称为管程流 体；另一种在管外流动，称为壳程流体。为了增加壳程流体的速度以改善传热，在壳体 内安装了折流板。折流板可以提高壳程流体速度，迫使流体按规定路程多次横向通过管 束，增强流体湍流程度。
二、换热器结构与分类
2.6 双重管式换热器
将一组管子插入另一组相应的管子中而构成的换热器，其结构可以参看图4。 管程流体（B流体）从管箱进口管流入，通过内插管到达外套管的底部，然后返回， 通过内插管和外套管之间的环形空间，最后从管箱出口管流出。其特点是内插管与外套 管之间没有约束，可自由伸缩。因此，它适用于温差很大的两流体换热，但管程流体的 阻力较大，设备造价较高。