换热器工作原理和特点

二、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。 • 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。 • 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。
四、螺旋板式换热器
• 由两块相互平行的钢板，卷制成相互隔开的螺旋形流道。螺旋板的两端焊有 盖板。冷热流体分别在两流道内流动。 • 性能特点： 1、传热效率高（性能好） 一般认为螺旋板式换热器的传热效率为列管式换热器的1-3倍。等截面单通道 不存在流动死区，定距柱及螺旋通道对流动的扰动降低了流体的临界雷诺数， 水水换热时螺旋板式换热器的传热系数最大可达3000W/（㎡.K）。 2、有效回收低温热能 螺旋板式换热器由两张卷制而成，进行余热回收，充分利用低温热能。 3、运行可靠性强 不可拆式螺旋板式换热器螺旋通道的端面采用焊接密封，因而具有较高的密 封性，保证两种工作介质不混合。 4、阻力小 在壳体上的接管采用切向结构。比较低的压力损失，处理大容量蒸汽或气体； 有自清刷能力，因其介质呈螺旋型流动，污垢不易沉积；清洗容易，可用蒸 汽或碱液冲洗，简单易行，适合安装清洗装置；介质走单通道，允许流速比 其他 换热器高。 5、可多台组合使用 单台设备不能满足使用要求时，可以多台组合使用，但组合时必须符合下列 规定：并联组合、串联组合、设备和通道间距相同。混合组合：一个通道并 联，一个通道串联。
七、套管式换热器
• 冷、热流体分别在内管和套管中流动并换热。 • 优点： 这种换热器具有若干突出的优点，所以至今仍被广泛用于石油化工等工业部门。 ①结构简单，传热面积增减自如。因为它由标准构件组合而成，安装时无需另 外加工。 ②传热效能高。它是一种纯逆流型换热器，同时还可以选取合适的截面尺寸， 以提高流体速度，增大两侧流体的传热系数，因此它的传热效果好。液-液换 热时，传热系数为 870～1750W/（m2· ℃）。这一点特别适合于高压、小流 量、低传热系数流体的换热。套管式换热器的缺点是占地面积大；单位传热 面积金属耗量多，约为管壳式换热器的5倍；管接头多，易泄漏；流阻大。 ③结构简单，工作适应范围大，传热面积增减方便，两侧流体均可提高流速， 使传热面的两侧都可以有较高的传热系数，是单位传热面的金属消耗量大， 为增大传热面积、提高传热效果，可在内管外壁加设各种形式的翅片，并在 内管中加设刮膜扰动装置，以适应高粘度流体的换热。 ④可以根据安装位置任意改变形态，利于安装。 • 缺点： ①检修、清洗和拆卸都较麻烦，在可拆连接处容易造成泄漏。 ②生产中，有较多材料选择受限，由于套管式换热器大多是内管中不允许有焊 接，因为焊接会造成受热膨胀开裂，而套管式换热器大多数为了节省空间选 择，弯制，盘制成蛇管形态，故有较多特殊的耐腐蚀材料无法正常生产。 ③套管换热器国内还没有形成统一的焊接标准，各个企业都是根据其他换热产 品经验选择焊接方式，所以，套管式换热器的焊接处，出现各类问题司空见 惯，需要经常注意检查，保养。
五、喷淋式换热器
• 热流体在裸露的管中流过，冷却水喷淋流过蛇管。
• 性能特点： 这种换热器是将换热管成排地固定在钢架上，热 流体在管内流动,冷却水 从上方喷淋装置均匀淋下, 故也称喷淋式冷却器.喷淋式换热器的管外是一层 湍动程度较高的液膜,管外给热系数较沉浸式增大 很多.另外,这种换热器大多放置在空气流通之处, 冷却水的蒸发亦带走一部分热量,可起到降低冷却 水温度,增大传热推动力的作用.因此,和沉浸式相 比,喷淋式换热器的传热效果大有改善。
换热器工作原理和特点
管板 换热管 膨 胀 节
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一、U型管式换热器
• 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。 • 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。 • 其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。
三、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。 • 为了克服温差应力必须有温差补偿装置，一般在管壁与壳壁 温度相差50℃以上时，为安全起见，换热器应有温差补偿装 置。但补偿装置（膨胀节）只能用在壳壁与管壁温差低于 60～70℃和壳程流体压强不高的情况。一般壳程压强超过 0.6Mpa时由于补偿圈过厚，难以伸缩，失去温差补偿的作用， 就应考虑其他结构
六、热管换热器
• 一根密封的金属管子，管内壁覆盖一层有毛细结构材料作成的芯网， 其中间是空的。管内装有一定量的热载体（如液氨、氟利昂等），被 气化，流向冷端，蒸汽在冷端被冷凝，放出汽化潜热，而加热了冷流 体。冷凝液又流回热端，如此反复。 • 性能特点： 1、热管换热器可以通过换热器的中隔板使冷热流体完全分开，在运行过 程中单根热管因为磨损、腐蚀、超温等原因发生破坏时基本不影响换 热器运行。热管换热器用于易然、易爆、腐蚀性强的流体换热场合具 有很高的可靠性。 2、热管换热器的冷、热流体完全分开流动，可以比较容易的实现冷、热 流体的逆流换热。冷热流体均在管外流动，由于管外流动的换热系数 远高于管内流动的换热系数，用于品位较低的热能回收场合非常经济。 3、对于含尘量较高的流体，热管换热器可以通过结构的变化、扩展受热 面等形式解决换热器的磨损和堵灰问题。 4、热管换热器用于带有腐蚀性的烟气余热回收时，可以通过调整蒸发段、 冷凝段的传热面积来调整热管管壁温度，使热管尽可能避开最大的腐 蚀区域。