换热器基础知识
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换热器基础知识
目录
一、概述 二、换热器的分类与结构形式 三、换热器的选型和提高热效率的途径 四、板式换热器的常见问题与维修
换热器基础知识
❖ 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
换热器的应用十分广泛，它是化工、炼油、动力、原子 能、轻工、食品制药和机械制造等行业广泛使用的一种通用 设备。换热器既可是一种单独的设备，如加热器、冷却器和 凝汽器等；也可是某一工艺设备的组成部分，如氨合成塔内 的热交换器。
换热器基础知识
❖ 二、换热器的分类与结构型式 ❖ 2.1、换热器的分类 ❖ 2.1.1按作用原理和传热方式分类 ❖ 1）直接接触式换热器
在列管换热器中，由于管内外流体温度不同，使管束和 壳体的受热程度不同，导致它们的热膨胀程度出现差别。若 两种流体温差较大，就可能由于热应力而引起设备变形，管 子弯曲甚至破裂，严重时从管板上脱落。因此，当两种流体 的温度超过50℃时，就应当从结构上考虑热膨胀的影响，采 取相应的热补偿措施。根据热补偿方式的不同，列管换热器 分为三种形式：
展。
❖ 我国从1960年开始研制板式换热器，上世纪八、九十年 代迅速发展，到目前为止，国内已有近百家板式换热器生产 厂家，板框式换热器、板翅式换热器、钎焊式换热器、全焊 接板壳式换热器等产品已用于许多领域。由于板式换热器具 有换热效率高、体积小、造价低等优越性，所以在许多场合 逐步取代了管式换热器。
冷热流体直接接触，相互混合传递热量。特点是结构简 单，传热效率高。适用于冷热流体允许混合的场合，如凉水 塔、洗涤塔文氏管及喷射冷凝器等。 ❖ 2）蓄热式换热器
借助热容量较大的固体蓄热体，将热量由热流体传给冷 流体。当蓄热体与热流体接触时，从热流体接受热量，然后 与冷流体接触，将热量传递给冷流体，从而达到换热目的。 特点是结构简单，可耐高温，体积庞大，不能避免冷热两种 流体的混合。适用于高温气体热量的回收与冷却。如回转式 空气预热器。
❖ 2.1.3、按传热面形状和结构分类 ❖ 1）管式换热器
通过管子壁面进行传热的换热器。按传热管的结构形式 可分为管壳式换热器、蛇管式换热器、套管式换热器、翅片 式换热器等。应用广泛。 ❖ 2）板式换热器
通过板面进行传热的换热器。按传热板的结构形式可分 为平板式、螺旋板式、板翅式换热器等 ❖ 3）特殊形式换热器
用于流体的预热，以提高整套工艺装置的效率。 ❖ 3）过热器
用于加热饱和蒸汽，使其达到过热状态。 ❖ 4）蒸发器
用于加热液体，使其蒸发汽化。 ❖ 5）再沸器
用于加热已被冷凝的液体，使其再受热汽化。为蒸馏过 程专用设备。
换热器基础知识
❖ 6）冷却器 用于冷却流体，使其达到所需温度。
❖ 7）冷凝器 用于冷凝饱和蒸汽，使其放出潜热而凝结液化。
根据工艺特殊要求而设计的具有特殊结构的换热器。如
回转式、热管、同流式换换热热器器基础等知。识
2.1.4、按所用材料分类 ❖ 1）金属材料换热器
由金属材料加工制成的换热器。因金属材料导热系数大， 故此类换热器的传热效率高。 ❖ 2）非金属材料换热器
由非金属材料加工制成的换热器。常用的材料有石墨、 玻璃、塑料、陶瓷等。因非金属材料导热系数小，故此类换 热器的传热效率低。常用于具有腐蚀性的流体。
换热器基础知识
❖ 3）间壁式换热器（表面式换热器、间接式换热器） 冷热流体被固体避免隔开，互不接触，热量由热流体通
过壁面传递给冷流体。形式多样。应用广泛。适用于冷、热 流体不允许混合的场合。如各种管壳式、板式换热器。
换热器基础知识
❖ 2.1.2、按用途分类 ❖ 1）加热器
用于把流体加热到所需温度，被加热流体在加热过程中 不发生相变。 ❖ 2）预热器
换热器，板式换热器得以发展，并应用于食品工业。以板代 管制成的换热器，结构紧凑，传热效果好，因此陆续发展为 多种形式。30年代初，瑞典首次制成螺旋板换热器。接着英 国用钎焊法制造出一种由铜及其合金材料制成的板翅式换热 器，用于飞机发动机的散热。30年代末，瑞典又制造出第一 台板壳式换热器，用于纸浆工厂。在此期间，为了解决强腐 蚀性介质的换热问题，人们对新型材料制成的换热器开始注 意，如316L、254SMO、镍、哈氏合金以及钛等逐渐应用于换 热器板材。
换热器基础知识
❖ 上世纪60年代左右，由于空间技术和尖端科学的迅速发 展，迫切需要各种高效能紧凑型的换热器，再加上冲压、钎 焊和密封等技术的发展，换热器制造工艺得到进一步完善， 从而推动了紧凑型板面式换热器的蓬勃发展和广泛应用。此 外，自60年代以后，为了适应高温和高压条件下的换热和节 能的需要，焊接式换热器和板壳式换热器的也得到了快速发
换热器基础知识
❖ 2.2、换热器的结构形式 ❖ 2.2.1、管式换热器的结构形式 ❖ 2.2.1.1、列管式换热器（管壳式换热器）
它结构比较紧凑，单位体积所具有的传热面积大（40～ 150平方米/立方米），传热效果好，适应性强，操作弹性较 大，尤其适用于高温、高压和大型装置中，是管式换热器中 应用最普遍的换热器。
❖ 人们把以板片作为传热体的换热器，称为板式换热器。
本课程重换点热介器基绍础知此识类换热器。
1、可拆式板式换热器
可拆式板式换热器是由一组 冲压成为凸凹波纹状的金属板 片（一般0.4～0.8mm)排列在一 起，通过上下两根拉杆将传热 部分固定在固定板（框架板） 和活动板（挤压板）之间，并 用长的螺栓紧固。每张传热板 片为一个传热单元，有4个角孔， 板片周边张贴合成橡胶类的密 封垫片，其中一对圆孔和板间 流道相通，而另外一对圆孔由 垫片相隔，相邻的板片的流道 分别错开以形成两流体的通道， 高温流体和低温流体流过各传 热板片间的流道时进行热交换。
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❖ 2.2.1.2、蛇管式换热器
换热器基础知识
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❖ 2.2.1.3、套管式换热器
换热器基础知识
❖ 2.2.1.4、翅片管式换热器
换热器基础知识
❖ 2.2.2、板式换热器 二十世纪20年代，APV公司设计了可以成批生产的板式
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一、概述 二、换热器的分类与结构形式 三、换热器的选型和提高热效率的途径 四、板式换热器的常见问题与维修
换热器基础知识
❖ 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
换热器的应用十分广泛，它是化工、炼油、动力、原子 能、轻工、食品制药和机械制造等行业广泛使用的一种通用 设备。换热器既可是一种单独的设备，如加热器、冷却器和 凝汽器等；也可是某一工艺设备的组成部分，如氨合成塔内 的热交换器。
换热器基础知识
❖ 二、换热器的分类与结构型式 ❖ 2.1、换热器的分类 ❖ 2.1.1按作用原理和传热方式分类 ❖ 1）直接接触式换热器
在列管换热器中，由于管内外流体温度不同，使管束和 壳体的受热程度不同，导致它们的热膨胀程度出现差别。若 两种流体温差较大，就可能由于热应力而引起设备变形，管 子弯曲甚至破裂，严重时从管板上脱落。因此，当两种流体 的温度超过50℃时，就应当从结构上考虑热膨胀的影响，采 取相应的热补偿措施。根据热补偿方式的不同，列管换热器 分为三种形式：
展。
❖ 我国从1960年开始研制板式换热器，上世纪八、九十年 代迅速发展，到目前为止，国内已有近百家板式换热器生产 厂家，板框式换热器、板翅式换热器、钎焊式换热器、全焊 接板壳式换热器等产品已用于许多领域。由于板式换热器具 有换热效率高、体积小、造价低等优越性，所以在许多场合 逐步取代了管式换热器。
冷热流体直接接触，相互混合传递热量。特点是结构简 单，传热效率高。适用于冷热流体允许混合的场合，如凉水 塔、洗涤塔文氏管及喷射冷凝器等。 ❖ 2）蓄热式换热器
借助热容量较大的固体蓄热体，将热量由热流体传给冷 流体。当蓄热体与热流体接触时，从热流体接受热量，然后 与冷流体接触，将热量传递给冷流体，从而达到换热目的。 特点是结构简单，可耐高温，体积庞大，不能避免冷热两种 流体的混合。适用于高温气体热量的回收与冷却。如回转式 空气预热器。
❖ 2.1.3、按传热面形状和结构分类 ❖ 1）管式换热器
通过管子壁面进行传热的换热器。按传热管的结构形式 可分为管壳式换热器、蛇管式换热器、套管式换热器、翅片 式换热器等。应用广泛。 ❖ 2）板式换热器
通过板面进行传热的换热器。按传热板的结构形式可分 为平板式、螺旋板式、板翅式换热器等 ❖ 3）特殊形式换热器
用于流体的预热，以提高整套工艺装置的效率。 ❖ 3）过热器
用于加热饱和蒸汽，使其达到过热状态。 ❖ 4）蒸发器
用于加热液体，使其蒸发汽化。 ❖ 5）再沸器
用于加热已被冷凝的液体，使其再受热汽化。为蒸馏过 程专用设备。
换热器基础知识
❖ 6）冷却器 用于冷却流体，使其达到所需温度。
❖ 7）冷凝器 用于冷凝饱和蒸汽，使其放出潜热而凝结液化。
根据工艺特殊要求而设计的具有特殊结构的换热器。如
回转式、热管、同流式换换热热器器基础等知。识
2.1.4、按所用材料分类 ❖ 1）金属材料换热器
由金属材料加工制成的换热器。因金属材料导热系数大， 故此类换热器的传热效率高。 ❖ 2）非金属材料换热器
由非金属材料加工制成的换热器。常用的材料有石墨、 玻璃、塑料、陶瓷等。因非金属材料导热系数小，故此类换 热器的传热效率低。常用于具有腐蚀性的流体。
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❖ 3）间壁式换热器（表面式换热器、间接式换热器） 冷热流体被固体避免隔开，互不接触，热量由热流体通
过壁面传递给冷流体。形式多样。应用广泛。适用于冷、热 流体不允许混合的场合。如各种管壳式、板式换热器。
换热器基础知识
❖ 2.1.2、按用途分类 ❖ 1）加热器
用于把流体加热到所需温度，被加热流体在加热过程中 不发生相变。 ❖ 2）预热器
换热器，板式换热器得以发展，并应用于食品工业。以板代 管制成的换热器，结构紧凑，传热效果好，因此陆续发展为 多种形式。30年代初，瑞典首次制成螺旋板换热器。接着英 国用钎焊法制造出一种由铜及其合金材料制成的板翅式换热 器，用于飞机发动机的散热。30年代末，瑞典又制造出第一 台板壳式换热器，用于纸浆工厂。在此期间，为了解决强腐 蚀性介质的换热问题，人们对新型材料制成的换热器开始注 意，如316L、254SMO、镍、哈氏合金以及钛等逐渐应用于换 热器板材。
换热器基础知识
❖ 上世纪60年代左右，由于空间技术和尖端科学的迅速发 展，迫切需要各种高效能紧凑型的换热器，再加上冲压、钎 焊和密封等技术的发展，换热器制造工艺得到进一步完善， 从而推动了紧凑型板面式换热器的蓬勃发展和广泛应用。此 外，自60年代以后，为了适应高温和高压条件下的换热和节 能的需要，焊接式换热器和板壳式换热器的也得到了快速发
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❖ 2.2、换热器的结构形式 ❖ 2.2.1、管式换热器的结构形式 ❖ 2.2.1.1、列管式换热器（管壳式换热器）
它结构比较紧凑，单位体积所具有的传热面积大（40～ 150平方米/立方米），传热效果好，适应性强，操作弹性较 大，尤其适用于高温、高压和大型装置中，是管式换热器中 应用最普遍的换热器。
❖ 人们把以板片作为传热体的换热器，称为板式换热器。
本课程重换点热介器基绍础知此识类换热器。
1、可拆式板式换热器
可拆式板式换热器是由一组 冲压成为凸凹波纹状的金属板 片（一般0.4～0.8mm)排列在一 起，通过上下两根拉杆将传热 部分固定在固定板（框架板） 和活动板（挤压板）之间，并 用长的螺栓紧固。每张传热板 片为一个传热单元，有4个角孔， 板片周边张贴合成橡胶类的密 封垫片，其中一对圆孔和板间 流道相通，而另外一对圆孔由 垫片相隔，相邻的板片的流道 分别错开以形成两流体的通道， 高温流体和低温流体流过各传 热板片间的流道时进行热交换。
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❖ 2.2.1.2、蛇管式换热器
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❖ 2.2.1.3、套管式换热器
换热器基础知识
❖ 2.2.1.4、翅片管式换热器
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❖ 2.2.2、板式换热器 二十世纪20年代，APV公司设计了可以成批生产的板式