换热器简介
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换热器简介
管式换热器之三——管壳式换热器
管壳式换热器又称列管式换热器。是以封闭在 壳体中管束的壁面作为传热面的间壁式换热器。 这种换热器结构较简单，操作可靠，可用各种 结构材料（主要是金属材料）制造，能在高温、 高压下使用，是目前应用最广的类型。
管壳式换热器的结构
结构 ：由壳体、传热管束、管板、折流 板（挡板）和管箱等部件组成。壳体多 为圆筒形，内部装有管束，管束两端固 定在管板上。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。
八、板面式换热器
板面式换热器是由一系列具有一定波纹形状的 金属片叠装而成的一种新型高效换热器。各种 板片之间形成薄矩形通道，通过板片进行热量 交换。它与常规的管壳式换热器相比，在相同 的流动阻力和泵功率消耗情况下，其传热系数 要高出很多，在适用的范围内有取代管壳式换 热器的趋势。
板面式换热器的特点
流道的选择
宜走管内的流体： 1）不洁净和易结垢的流体， 因为管内清洗方便； 2）腐蚀性的流体，因为 可避免管子、壳体同时受腐蚀，且管子便于清 洗和检修； 3）压强高的流体，因为可以节省 壳体材料； 4）有毒的流体，因为可减少泄漏 的机会。
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宜走壳程的介质： 1）饱和蒸汽，因为可便于 及时排除冷凝液，且蒸汽比较干净，清洗比较 方便； 2）被冷却的流体，因为可利用壳体散 热，增强冷却效果； 3）粘度大的流体或流量 小的流体，因为流体在折流板的作用下，可提 高流动对流传热系数； 4）对于刚性结构的换 热器，若两流体的温差大，对流传热系数较大 的介质走壳程，可减少热应力。
七、管壳式换热器的分类
分为固定管板式换热器、U型管式换热器、浮 头式换热器。
换热器简介
四、其他形式换热器
• 此外为了增大传热面积、强化传热、减少压降等 目的，还有以下几种形式换热器： • 1、折流杆换热器 • 型号表示方法为RCBOS • 特点：壳程流体由错流变成顺流，壳程流体流动 阻力大幅下降，一般为弓形板管束阻力的 1/7~1/10，因此可以提高流速，一般可以提高到 弓形板换热器的2~3倍；在等压力降下，折流杆 换热器比单弓形板换热器管外膜传热系数提高1.5 倍以上。
主要几何参数
• 型号的表示方法为AEM或BEM • 换热管长度有1.5m、2m、3m、4.5m、6m、 9m几种 • 常见的换热管外径有19mm、25mm和32mm • 管程数有1管程、2管程、4管程、6管程几 种
三、U形管式换热器
• U形管换热器是管壳式换热器的一种形式， U形 管换热器系列标准为JB/T4717-92 • 引用标准为GB151《钢制管壳式换热器》 • 压力等级分为1.0MPa、1.6MPa、2.5MPa、 4.0MPa、6.4MPa • 折流板间距有150mm、200mm、250mm、 300mm、350mm、450mm。 • 型号的表示方法为BIU • 管束长度有3m和6m两种 • 常见的换热管外径有19mm、25mm • 管程数有2管程、4管程
主要几何参数
• 例如BES600-2.5-85-6/25-4Ⅱ • B：指管箱形式为封头管箱。此外还有A是指管箱形式为平盖管箱（只 允许使用公称直径在800以下的换热器）。 • E：指壳体形式为单壳体（换热器或冷凝器）此外还有J是指无隔板分 流壳体（或冷凝器壳体） • S：钩圈式浮头 • 600：公称直径为600mm • 2.5：公称压力为2.5MPa • 85：公称换热面积为85m2 • 6：换热管长度为6m。换热管长有3m、4.5m、6m、9m几种 • 25：换热管外径为25mm。常见的有19mm和25mm • 4：管程数为4。管程数有2管程、4管程、6管程、8管程几种 • Ⅱ：换热管级别为普通级冷拔换热管。此外还有Ⅰ是指换热管为较高 级冷拔换热管。
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
套管式换热器国标
套管式换热器国标一、套管式换热器简介套管式换热器是一种常见的换热设备，主要由内外两根金属管组成，内外管之间形成一定的间隙，通过热交换实现两种流体的温度传递。
它具有结构简单、操作方便、换热效率高等特点，广泛应用于化工、石油、食品等行业。
二、国标中对套管式换热器的要求根据我国国家标准GB/T 151-2014《壳管式热交换器》，套管式换热器的设计、制造、检验和安装等方面均有详细规定。
国标要求套管式换热器内外管应选用合适的金属材料，具有良好的抗腐蚀性能。
同时，国标还对换热器的尺寸、连接方式、密封性能等提出了明确要求。
三、套管式换热器的应用领域套管式换热器在多个领域有广泛应用，如石油化工、制冷空调、食品工业、医药工程等。
它特别适用于高温、高压、易燃、易爆等特殊环境，可以实现两种流体在不同温度下的安全交换。
四、如何选择合适的套管式换热器选择套管式换热器时，应根据实际需求考虑以下几个方面：1.换热效率：根据工艺要求，选择合适的换热面积和换热系数。
2.材质：根据介质性质，选择合适的内外管材料，确保设备安全运行。
3.尺寸和形状：根据安装空间和流体通道要求，选择合适的尺寸和形状。
4.密封性能：根据介质压力要求，选择具有良好密封性能的换热器。
5.供应商信誉：选择有良好口碑和售后服务的供应商。
五、套管式换热器的维护与保养为确保套管式换热器的正常运行，定期进行维护和保养是十分必要的。
主要包括：1.定期检查换热器内外管的腐蚀、磨损情况，发现问题及时处理。
2.检查换热器密封性能，确保介质不泄漏。
3.保持换热器清洁，清除内外表面的污垢和积存物。
4.定期检查换热器的支撑和固定装置，保证设备稳定运行。
六、结语套管式换热器作为化工、石油、食品等行业的重要热交换设备，符合国家标准的要求，具有较高的换热效率和安全性。
换热器简介
图 3. 间壁式换热器分类 2.1 管式换热器 2.1.1 蛇管式换热器
图 4. 沉浸式蛇管换热器示意图 蛇管式换热器由弯头连接的直管或者盘成螺旋形的蛇形管构成，蛇管式盘 管可以制作成任意的形状， （例如地热盘管，气液分离器底部的蒸汽伴热盘管） 用焊或者铸的方式置于容器壁或底部。蛇形管换热器又分为沉浸式和喷淋式，沉 浸式蛇形管换热器结构简单，便于防腐，能承受高压，但其传热面积有限；喷淋
图 1. 直接接触式换热器示意图
图 2. 蓄热式换热器示意图 2.换热器分类及用途 换热器按照用途分类分为加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器；按照 冷热流体的热量交换方式分为：直接接触式、蓄热式和间壁式，直接接触式换热
器是在工艺上允许的条件下直接将冷热流体混合实现热量交换， 方便有效且结构 简单，常用于气体的冷却或者水蒸气的冷凝，如图 1。蓄热式换热器主要由热容 量较大的蓄热室构成， 室内填充耐火砖等填料，冷热流体交替通过蓄热室通过填 料实现热交换， 这种换热器结构简单、 可耐高温， 适于气体热余量或者冷量回收， 但其设备尺寸较大，且冷热流体会在某种程度上混合，如图 2。间壁式换热器是 目前化工行业内使用较为普遍的换热器， 该换热器冷热流体用某种导热性能较好 的材料分开， 以保证冷热流体在不混合的条件下实现热交换。下面重点对间壁式 换热器进行分类总结，如图 3。
近年来随着地源热泵的兴起，套管式换热器成为地源热泵的一种重要元件。地源热泵 是利用浅层地能进行供热或者制冷的新型能源技术。 目前已经开始的应用于办公楼、 住宅等 场所的制冷或者供热。
2.1.3 列管式换热器
图 7. 列管式换热器示意图 列管式换热器又称为管壳式换热器，如图 7 所示，距今已有较长的历史，是 目前应用最为广泛的换热设备， 也是我公司最常用的换热设备。相对于其他类型 的间壁式换热器， 列管式换热器的传热面积较大， 传热效果也更好， 且结构紧凑、 坚固，尤其适用于大型装置以及高温、高压的操作环境。 列管式换热器主要由壳体、管束、管板和封头等部件构成，在设备操作时， 冷热流体的温差往往较大，当这一差值达到 50℃以上时就会造成壳体和管束之 间热膨胀差异较大，产生较大的热应力，甚至会毁坏整个换热器。因此为了避免 热应力带来的损坏， 一般会对于列管式换热器进行补偿，按照补偿方式的不同列 管式换热器主要分为以下三种形式：固定管板式换热器、浮头式换热器、U 形管 式换热器。 2.1.3.1 固定管板式换热器
换热器类型简介
15
物资装备部（国际事业公司）
SINOPEC INTERNATIONAL
d) 管壳式换热器
管壳式(又称列管式) 换热器是最典型 的间壁式换热器,它在工业上的应用有 着悠久的历史,而且至今仍在所有换热 器中占据主导地位。
管壳式换热器主要有壳体、管束、管 板和封头等部分组成,壳体多呈圆形,内 部装有平行管束,管束两端固定于管板 上。
换热器基础认识
01 换热器的定义 02 换热器的分类与结构 03 换热器型号的识别
Contents 目录
01 换热器的定义
3
物资装备部（国际事业公司）
SINOPEC INTERNATIONAL
使热量从热流体传递到冷流体的设备称为换热设备
它是化工、炼油、动力、食品、轻工、原子能、制药、机械及其它许多工业部门广 泛使用的一种通用设备
14
物资装备部（国际事业公司）
SINOPEC INTERNATIONAL
c) 套管式换热器
（如图所示）由套管式换热器是由直径不同的直管制成的 同心套管，并用U形弯头连接而成。
因为管内管外流体流速较大。 冷、热流体可以作纯逆流， 故而其传热系数大，传热效果好。常用的水伴热就是一种 简易的套管式换热器。
常用的混合式换热器有：冷却塔、气体洗涤塔、喷射式换热器和混合式冷凝器。
7
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2) 蓄热式换热器
8
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蓄热式换热器用于进行蓄热式换热的设备。内装固体填充物，用以贮蓄热量。 一般用耐火砖等砌成火格子（有时用金属波形带等）。
在管壳换热器内进行换热的两种流体 ，一种在管内流动,其行程称为管程； 一种在管外流动,其行程称为壳程。管 束的壁面即为传热面。
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d) 管壳式换热器
管壳式(又称列管式) 换热器是最典型 的间壁式换热器,它在工业上的应用有 着悠久的历史,而且至今仍在所有换热 器中占据主导地位。
管壳式换热器主要有壳体、管束、管 板和封头等部分组成,壳体多呈圆形,内 部装有平行管束,管束两端固定于管板 上。
换热器基础认识
01 换热器的定义 02 换热器的分类与结构 03 换热器型号的识别
Contents 目录
01 换热器的定义
3
物资装备部（国际事业公司）
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使热量从热流体传递到冷流体的设备称为换热设备
它是化工、炼油、动力、食品、轻工、原子能、制药、机械及其它许多工业部门广 泛使用的一种通用设备
14
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c) 套管式换热器
（如图所示）由套管式换热器是由直径不同的直管制成的 同心套管，并用U形弯头连接而成。
因为管内管外流体流速较大。 冷、热流体可以作纯逆流， 故而其传热系数大，传热效果好。常用的水伴热就是一种 简易的套管式换热器。
常用的混合式换热器有：冷却塔、气体洗涤塔、喷射式换热器和混合式冷凝器。
7
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2) 蓄热式换热器
8
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蓄热式换热器用于进行蓄热式换热的设备。内装固体填充物，用以贮蓄热量。 一般用耐火砖等砌成火格子（有时用金属波形带等）。
在管壳换热器内进行换热的两种流体 ，一种在管内流动,其行程称为管程； 一种在管外流动,其行程称为壳程。管 束的壁面即为传热面。
各种类新换热器简介
特点: 特点:
1.与管壳式相比,尽管其压降很大,但由于液体在凹凸的板 面上流动,二流道反复膨胀收缩,使其在相同芽茶下具有较高 的传热效率.其临界Re仅为10-400,这与板表面结构有关. 因此,流体黏度小于0.07-0.1Pa且在低Re下操作时,板 式换热器以多半在湍流下运行. 2.传热膜系数要比管壳式高2-4倍,还可实现理想的逆流 换热,有效对数平均温差比管壳式为高,对数平均温度差校 正系数接近0.95,而管壳式通常要低于0.80.
板式换热器在20世纪20年代开始应用于食品行业.60年代末, 英国APV公司首先将其推广应用于.据APV公司报道,现已在200 多各领域得到广泛应用,单片浓硫酸的冷却最大面积3.63m,但台 最大组装面积274m,角孔最大直径400mm,最大压力.5MPa.最 大流量0.75m/s,最高使用温度175C.
换热管: 换热管:
换热管是管壳式换热器的传热元件,采用高效传热元件是 换热管 改进换热器传热性能最直接有效的方法.国内已使用的换热 管有以下几种. (1) 螺纹管 (2) T 形翅片管 (3) 表面多孔管 (4) 螺旋槽纹管 (5) 波纹管 流体每通过管束一次称为一个管程;每通过壳体一次称 为一个壳程.图示为最简单的单壳程单管程换热器,简称为11型换热器.为提高管内流体速度,可在两端管箱内设置隔板, 将全部管子均分成若干组.这样流体每次只通过部分管子, 因而在管束中往返多次,这称为多管程.同样,为提高管外 流速,也可在壳体内安装纵向挡板,迫使流体多次通过壳体 空间,称为多壳程.多管程与多壳程可配合应用.
特点: 特点:
管壳式换热器操作适应性广,坚固耐用,可处理壳程压力 30MPa ,管程压力65MPa 以下以及温度为- 196～ + 600 ℃ 的物料,采用特殊设计或材料,其操作范围还可扩大.
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。
常见换热器简介
➢ 缺点：壳程不能进行机械清洗；当换热管与壳体的温差较大（大于50℃）时产生温 差应力，需在壳体上设置膨胀节，因而壳程压力受膨胀节强度的限制不能太高。
➢ 适用于壳方流体清洁且不易结垢，两流体温差不大或温差较大但壳程压力不高的场 合。
Confidential Information
浮头式换热器
➢ 优点：当换热管与壳体有温差存在，壳体或换热管膨胀时，互不约束，不会产 生温差应力；管束可从壳体内抽出，便于管内和管间的清洗。
➢ 缺点：操作温度和压力不宜太高，目前最高操作压力为2MPa，温度在400℃ 以下；因整个换热器为卷制而成，一旦发现泄漏，维修很困难。
Confidential Information
螺旋板式换热器
Confidential Information
板翅式换热器
➢ 板翅式换热器，通常由隔板、 翅片、封条、导流片组成。在 相邻两隔板间放置翅片、导流 片以及封条组成一夹层，称为 通道。
率，一般约为管壳式换热器的3～5倍；拆装方便，有利于维修和清洗。
➢ 缺点：处理量小；操作压力和温度受密封垫片材料性能限制而不宜过高。
➢ 适用于经常需要清洗、工作环境要求十分紧凑，工作压力在2.5 MPa以下，温度在 -
35℃~200℃场合。
Confidential Information
焊接式板式换热器
常见换热器简介
Confidential Information
1
一、概述
1、换热器的定义 以在两种流体之间用来传递热量为基本目的的装置统称换热设备，又称换
热器（热交换器）。 2、功能
主要功能是保证工艺过程对介质所要求的特定温度，同时也是提高能源利 用率、回收利用余热、废热和低位热能。 3、应用
➢ 适用于壳方流体清洁且不易结垢，两流体温差不大或温差较大但壳程压力不高的场 合。
Confidential Information
浮头式换热器
➢ 优点：当换热管与壳体有温差存在，壳体或换热管膨胀时，互不约束，不会产 生温差应力；管束可从壳体内抽出，便于管内和管间的清洗。
➢ 缺点：操作温度和压力不宜太高，目前最高操作压力为2MPa，温度在400℃ 以下；因整个换热器为卷制而成，一旦发现泄漏，维修很困难。
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螺旋板式换热器
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板翅式换热器
➢ 板翅式换热器，通常由隔板、 翅片、封条、导流片组成。在 相邻两隔板间放置翅片、导流 片以及封条组成一夹层，称为 通道。
率，一般约为管壳式换热器的3～5倍；拆装方便，有利于维修和清洗。
➢ 缺点：处理量小；操作压力和温度受密封垫片材料性能限制而不宜过高。
➢ 适用于经常需要清洗、工作环境要求十分紧凑，工作压力在2.5 MPa以下，温度在 -
35℃~200℃场合。
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焊接式板式换热器
常见换热器简介
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1
一、概述
1、换热器的定义 以在两种流体之间用来传递热量为基本目的的装置统称换热设备，又称换
热器（热交换器）。 2、功能
主要功能是保证工艺过程对介质所要求的特定温度，同时也是提高能源利 用率、回收利用余热、废热和低位热能。 3、应用
换热器简介
换热器简介一、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，以实现不同温度流体间的热能传递，又称热交换器。
换热器是实现化工生产过程中热量交换和传递不可缺少的设备。
在换热器中，至少有两种温度不同的流体，一种流体温度较高，放出热量；另一种流体则温度较低，吸收热量。
在工程实践中有时也会存在两种以上的流体参加换热，但它的基本原理与前一种情形并无本质上的区别。
在化工、石油、动力、制冷、食品等行业中广泛使用各种换热器，且它们是上述这些行业的通用设备，占有十分重要的地位。
随着我国工业的不断发展，对能源利用、开发和节约的要求不断提高，因而对换热器的要求也日益加强。
换热器的设计制造结构改进以及传热机理的研究十分活跃，一些新型高效换热器相继问世。
二、换热器的分类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。
2）蓄热式换热器蓄热式换热器通过固体物质构成的蓄热体，把热量从高温流体传递给低温流体，热介质先通过加热固体物质达到一定温度后，冷介质再通过固体物质被加热，使之达到热量传递的目的。
蓄热式换热器有旋转式、阀门切换式等。
3）流体连接间接式换热器流体连接间接式换热器，是把两个表面式换热器由在其中循环的热载体连接起来的换热器，热载体在高温流体换热器和低温流体之间循环，在高温流体接受热量，在低温流体换热器把热量释放给低温流体。
这类换热器主要用于回收和利用高温废气的热量。
以回收冷量为目的的同类设备称蓄冷器，多用于空气分离装置中。
换热器
列管式换热器种类很多，目前广泛使用的按其温差补偿结构来分，主要有以下几种：浮头式换热器、固定式换热器、U形管换热器、填料函式换热器等
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。
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。
换热器介绍
3.3 填函式换热器 填函式换热器的浮头与壳体间采用填料函进行密封和热补偿。
填函式换热器 优点：结构简单，造价较浮头式低。检修、清洗容易，填函处的泄漏能及时发现。 缺点：壳程受到填料密封的限制，不能承受过高的压力和温度。且壳程内介质有外漏的可能，壳 程内不宜处理易挥发、易燃、易爆、有毒的介质。 为减少管束与壳体之间的环隙，可采用滑动式管板结构。
胀接长度取（1）两倍换热管外径；（2）50mm；（3）管板厚度减3mm三者中的最小值。
胀管前后的示意图
管板孔内开环形槽
2、焊接（Welding）
管子与管板间采用焊接连接
优点：连接结构简单、适用范围广；管板的加工 要求低、生产过程简单、生产效率高；管子与管 板选材要求简化、管端不须退火；在压力不高的 场合可使用较薄的管板。
3.1 固定管板式换热器
固定管板式换热器分为刚性结构的固定管板式和带膨胀节的固定管板式两种。换热器壳体和管束 通过两端的管板刚性地连在一起。
固定管板式换热器
带膨胀节的固定管板式换热器
优点：换热器结构简单、造价低，每根管子都能单独更换，管内便于清洗 缺点：管外清洗困难，管壳间有温差应力存在。当两种介质温差较大时，必须设置膨胀节。 固定管板式换热器适用于壳程介质清洁、不易结垢、温差不大和壳程压力不高的场合。
3.2 浮头式换热器 浮头式换热器中只有一块管板与壳体刚性固定在一起，另一端的管板可在壳体内自由移动。管束 和壳体在不同温度下膨胀自由，互不牵连。
浮头式换热器 优点：这种换热器消除了温差应力的影响，可用于温差较大的两种介质的换热。管程和壳程均能 承受较高的介质压力。管束可从壳程一端抽出，壳程与管程的清洗均很方便。 缺点：由于换热器管束与壳程之间存在较大的环隙，设备的紧凑性差，传热效率较低。结构复杂， 浮头部分由活动管板、浮头盖和勾圈组成，浮头处发生内漏不便检查。金属消耗量大，造价也较 高。
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
换热器培训课件(PPT5)
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数据采集
收集换热器的运行数据，包括进出口温度、压力、流量等。
数据处理
对采集的数据进行清洗、整理和分析，提取有用信息。
性能评估
基于处理后的数据，计算换热器的性能指标，如换热效率、压力损失等。
结果展示
将性能评估结果以图表等形式展示，便于理解和分析。
改进方向探讨
优化设计 通过改进换热器结构、选用高性能材料
换热效率下降
可能由于结垢、堵塞或泄漏导致，影响换热 效果。
温度异常
可能由于热源不足、冷却水流量不足或温度 传感器故障等原因造成。
压力异常
可能由于管道堵塞、阀门故障或压力表失灵 等原因引起。
泄漏现象
可能由于密封件老化、紧固螺栓松动或换热 器本身缺陷导致。
诊断方法和步骤指导
观察法
听诊法
通过目视检查换热器外观、颜色、液位等变 化，判断是否存在故障。
热处理
严格控制热处理温度和时间，确 保消除焊接应力和改善材料性能
的效果。
成品检验标准和验收规范
外观检查
换热器表面应平整、无裂纹、无气泡、 无夹杂物等缺陷。
尺寸检查
换热器的尺寸应符合设计要求，包括 长度、宽度、高度、管径等。
压力测试
对换热器进行压力测试，确保其在设 计压力下无泄漏、无变形等问题。
验收规范
障或隐患
01
根据实际运行状况，调 整换热器运行参数，如 流量、温度等，以达到
最佳运行效果
03
加强人员培训，提高操 作人员的专业技能水平
和安全意识
05
定期清洗换热器，保持 其良好的传热效率
02
建立完善的运行管理制 度和操作规程，确保换 热器的安全、稳定运行
数据采集
收集换热器的运行数据，包括进出口温度、压力、流量等。
数据处理
对采集的数据进行清洗、整理和分析，提取有用信息。
性能评估
基于处理后的数据，计算换热器的性能指标，如换热效率、压力损失等。
结果展示
将性能评估结果以图表等形式展示，便于理解和分析。
改进方向探讨
优化设计 通过改进换热器结构、选用高性能材料
换热效率下降
可能由于结垢、堵塞或泄漏导致，影响换热 效果。
温度异常
可能由于热源不足、冷却水流量不足或温度 传感器故障等原因造成。
压力异常
可能由于管道堵塞、阀门故障或压力表失灵 等原因引起。
泄漏现象
可能由于密封件老化、紧固螺栓松动或换热 器本身缺陷导致。
诊断方法和步骤指导
观察法
听诊法
通过目视检查换热器外观、颜色、液位等变 化，判断是否存在故障。
热处理
严格控制热处理温度和时间，确 保消除焊接应力和改善材料性能
的效果。
成品检验标准和验收规范
外观检查
换热器表面应平整、无裂纹、无气泡、 无夹杂物等缺陷。
尺寸检查
换热器的尺寸应符合设计要求，包括 长度、宽度、高度、管径等。
压力测试
对换热器进行压力测试，确保其在设 计压力下无泄漏、无变形等问题。
验收规范
障或隐患
01
根据实际运行状况，调 整换热器运行参数，如 流量、温度等，以达到
最佳运行效果
03
加强人员培训，提高操 作人员的专业技能水平
和安全意识
05
定期清洗换热器，保持 其良好的传热效率
02
建立完善的运行管理制 度和操作规程，确保换 热器的安全、稳定运行
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
)
换热器简介
附：特种设备目录
Page : 32
4.设计条件
管壳式热交换器的设计过程：工艺计算—设备选型—机械设计 （材料选择、强度计算、结构设计等）。
A、工艺设计条件
工艺设计在换热器中占有主导地位，工艺设计条件至少包含以下 内容： 1、操作数据，包括介质、流量、温度、压力、热负荷等； 2、物性数据，包括密度、比热、粘度、导热系数等； 3、允许阻力降； 4、其他：如操作弹性、工况、安装要求（几何尺寸、管口方位 ）等。
Page : 11
2.套管式换热器
Page : 12
3.蛇管式换热器
Page : 13
二.板型换热器
1.板式换热器
Page : 14
2.板翅式换热器
Page : 15
3.板壳式换热器
Page : 16
4.螺旋板式换热器
Page : 17
三.其它形式换热器
1.回转式换热器
Page : 18
Page : 2
目录
一．换热器的分类 二．换热器型式代号 三．换热器的类别划分 四．设计条件 五．设计压力和设计温度 六．腐蚀裕量 七．换热面积 八．换热器布管 九．管程设计 一○．壳程设计 一一．换热管与管板、浮头 一二．鞍式支座
Page : 3
1. 换热器的分类（按结构类型）
一.管型换热器
1.管壳式换热器 ①浮头式换热器
Page : 5
②固定管板式换热器
固定管板式换热器的主要特点： 结构简单、紧凑、没有壳程密封的问题，而且往往是管板兼作法兰。 其适用于： a)管、壳程温差较大，但压力不高的场合(因为温差大，要加膨胀节， 而膨胀节耐压能力差，GB16749《压力容器波形膨胀节》中规定设计压 力不大于6.4 MPa ）；
换热器综合简介
28
确定进、出口温度，计算定性温度，确定定性温度下的物性 计算传热量Q、计算传热平均温差△tm
根据经验初步选择传热系数K，并计算传热面积S
查询标准获得换热器标准参数
未满足要求
计算管、壳程阻力降并校核
满足要求 计算K，校核K值 满足要求 未满足要求
计算结束
29
4.换热器操作与维护
开车 检查开关 排放积液 冷介质放空及进入 热介质进入 调节流量 及时排凝 定期检查
套管式换热器 固定管板式换热器
列管式换热器 U型管换热器 浮头式换热器
间壁式换热器
平板式换热器
板式换热器
螺旋板式换热器 夹套式换热器
翅片式换热器
板翅式换热器 翅片管换热器
5
管式换热器-蛇管式换热器
浸没式
优点：结构简单、易防腐、耐高压 缺点：传热面积有限
6
管式换热器-蛇管式换热器
喷淋式
优点：结构简单、传热系数较大 缺点：喷淋不均匀、需定期除垢
（6）启用过程中，冷却水排气阀应保持打开状态，以便排出全部空气，启用结
束后应关闭。 （7）保持持管网的清洁。
（8）严格把关软化水。
（9）新系统检验与并入。
31
32
U形管式
优点：壳程易清洗、 无需应力补偿 缺点：管程不易清 洗
11
板式换热器-平板式换热器
优点：传热系数大、 结构紧凑、检修方便 缺点：造价相对较高
12
板式换热器-螺旋板式换热器
优点：传热系数大、 结构紧凑 缺点：不易清洗、检 修
13
板式换热器-夹套式换热器
优点：结构简单、使用方便 缺点：传热面积较小
14
翅片式换热器-板翅式换热器
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气泡放出
多孔表面
管壁
气泡核心被表面层阻挡
图7-1-8 高通量管特性
光管表面，气泡通常产生于表面微小的凹陷
和划痕处。 高通量换热管表面，多孔表面和基体的良好 的热传导系数，很大的微孔表面积以及多孔 层的众多接触点确保了大量稳定气泡核的形 成。
空冷器
在石油化工生产中，用得最多的冷却器为空
焊接板式换热器
板式换热具有下列优点：
一、传热效率高。因为①传热板束是由几百
块厚度为0.8mm的波纹板组成，可以提供流 体的高紊流，高传热效率，两侧流体的传热 膜系数约为管壳式换热器的2～3倍；②流体 分布均匀，基本上无死角，也不存在渗漏； ③纯逆流换热，使热端接近温度达到最低 (△t<51℃，这是管壳式换热器无法实现的。
多孔表面
高通量管是在普通换热管表面覆一层多孔金
属层，形成多孔表面，用以显著提高沸腾给 热系数的强化换热管
强化机理
改变沸腾表面，多孔的表面形成许多能够长期稳定
存在的泡核沸腾中心，使膜状沸腾改变为泡核沸腾。 液体在微孔中以薄膜的型式处于四周受热状态，气 泡内气体升温后迅速膨胀破裂，脱离沸腾表面，此 事液体借助毛细管作用不断吸入微孔，并在微孔中 受热、蒸发，使沸腾设备保持在泡核沸腾的状态下。 由于改变了沸腾状态，使总传热效率得到大幅度提 高，同时，液体在空穴内受气泡不断膨胀、收缩而 持续循环作用，空穴也不易被油垢或赃物堵塞。
图7-1-3U型管式换热器
换热器投运步骤及注意事项
先仔细检查换热器，确保所有堵头装好，所有紧 固螺栓无松动。 所有阀门应在关闭位置。 打开冷、热流体放空阀。 稍开热流体入口阀，并排出全部空气，然后关热 流体放空阀。 然后全开冷、热流体的进口阀。 慢慢打开冷流体出口阀，待冷流体通过换热器后 再缓缓打开热流体出口阀。 最后全开冷流体出口阀和热流体出口阀，注意全 部操作应慢慢地进行，并观察温度的变化。检查 各密封点是否有泄漏。
图7-1-2浮头式换热器
U形管式换热器： 这类换热器每根管子都弯成U形，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。这样每根管子都可以自由伸缩， 且与其它管子和外壳无关，检查和清洗壳体 可以拉出管束，但管子无法疏通，只能用化 学方法清洗，通常用于高温高压和物料较清 洁的场合。
换热器的停运步骤
先关热流体，后关冷流体。要渐渐地关，使换热 器慢慢地冷下来，冷流体不能先关，否则，热侧 传来的热量使冷流体温度升高，因那里无膨胀余 地，压力升高，导致换热器破裂。 在换热器的进、出口中流体切断之后，而且温度 降至冷流体温度时，关掉冷流体进、出口阀。 壳体和管子两侧的残留液都用泵抽到不合格罐或 排干。 为安全起见，在进、出口管线上装上盲板。 如果换热器是用在酸性油或有硫化铁结垢物，在 换热器端盖打开之前应用水冲洗。
几万个板与板的接触点，使得板束在任何流 速下都不会振动。 四、 均一的流体分布和二相液体的持续混合， 形成了整个板束上均匀的温度分布，减少了 相间分层造成的热应力。 五、波纹板承受较低的机械压力因为板束垂 直悬挂在一个独特的集管箱支撑系统上，使 得每一块板几乎只承受其本身的重量。
六、受压外壳承受的压力跟反应介质压力相
冷器。
空冷器一般由管束、百叶窗、冷却用轴流风
机以及构架等部件组成。
空冷器通常按以下几种形式进行分类 按管束布置方式分为：立式、水平式、园环 式、斜顶式（人字式）等，炼油厂常用的为 管束水平布置。 按通风方式分为：鼓风式、引风式和自然通 风式，炼厂常用的为轴流鼓风式。 按冷却方式分为：干式空冷，湿式空冷和干 湿联合空冷。炼厂用的多为干式空冷。
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。为了解 决热补偿问题，壳体上需要有热膨胀装置。
图7-1-1固定管板换热器
浮头式换热器：这类换热器中两端的管板， 有一端是不与壳体相连的，可以沿着长度方 向自由浮动。这样，当壳体和管束因温差较 大而热膨胀不同时，管束连同浮头就可在壳 体内自由伸缩，从而解决热补偿问题。而另 一端的管板又是以法兰与壳体连接，因而， 整个管束可以从壳体中抽出来，便于清洗和 检修。在石化企业中，这类换热器是用得较 多的。
换热器的泄漏检查
换热器泄漏检查的基本方法如下： 对于固定管板式换热器，拆下端盖后，把试验水压
入到壳体，若有管子流出水来，证明该管子已泄漏， 然后进行堵管处理。重复进行上述步骤直到所有泄 漏消除为止。 对于浮头式换热器，拆下端盖后，装上一个适合换 热器尺寸的试验环，使管子和壳体密封。其他步骤 与固定管板换热相同。 对于U形管换热器，试漏方法与浮头式换热器相似。
传热设备
换热器 空冷器
换热器的功能是利用二种工艺流体之间的热
量交换来回收热量，提高热效率，降低能耗。
常见的换热器有固定管板换热器，浮头型换
热器以及U形管换热器三种。
换热器主要由壳体、管束、端盖和管箱四部
分组成，其中管束由管子、管板和折流板三 个主要部分组成。
固定管板式换热器：
二、这些不锈钢板片经过水下爆破形成波纹。
爆破成形不仅具有光滑的表面（可以明显地 减少堵塞），避免了机械挤压成型的冷作硬 化现象。同时也能根本上消除成形时的应力， 实质上减少了应力腐蚀
三、这些板片堆叠后在周边进行焊接（形成
板束），管箱ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ板束表面间也进行焊接，形 成一个密闭的弹性组合。
三、波纹板的锯齿形和人字形沟槽，形成了
Packinox 焊接板式换热器
兰石所板式换热器
抚顺60万吨/年重整4000m2板换
高通量管换热器
性能特点： 1.传热系数高 是光管的3～8倍 2.传热温差小 0.6～1.0℃即可沸腾 3.临界热负荷高 高通量管的临界热负荷比光管高1.5～2倍 4.防结垢能力强 5.性能价格比高 提高了传热效率，减少了设备体积，降低设备投资的同时也减 少了相应的建设费用
同，外壳中引入反应介质中的循环氢，其目 的是减少板束内外的压差（△P几乎等于0）， 这样即使在高温高压下操作也非常安全，壳 体上设有庞大的法兰和管板消除了主要的外 部泄漏点，也避免了因管板连接失效而产生 的内部泄漏。
Alfa Laval 板式换热器
Alfa Laval 螺旋式换热器
Alfa Laval 板式换热器
图7-2-1 空冷简图
空冷器的型号说明
翅片管是空冷的核心和关键元件，它的性能
直接影响着空冷器的发展。
常用的翅片管有L型绕片管、单金属轧片管、
双金属轧片管及镶嵌式绕片管。