1、換熱器類型和結構內容1、 換熱器的定義  換熱器是將熱流體的部分熱量傳遞給冷流體的設備，即在一個大的密閉容器內裝上水或其他介質，而在容器內有管道穿過。讓熱水從管道內流過。由于管道內熱水和容器內冷熱水的溫度差，會形成熱交換，也就是初中物理的熱平衡，高溫物體的熱量總是向低溫物體傳遞，這樣就把管道里水的熱量交換給了容器內的冷水，換熱器又稱熱交換器 。2、換熱器的分類與結構換熱器按用途分類可以分為：冷卻器、冷凝器、加熱器、換熱器、再沸器、蒸氣發生器、廢熱(或余熱)鍋爐。按換熱方式可以分為：直接接觸式換熱器（又叫混合式換熱器）、蓄熱式換熱器和間壁式換熱器。下面主要介紹一下按換熱方式分

2、類的換熱器：1) 直接接觸式換熱器直接接觸式交換器是依靠冷、熱流體直接接觸而進行傳熱的，這種傳熱方式避免了傳熱間壁及其兩側的污垢熱阻，只要流體間的接觸情況良好，就有較大的傳熱速率。故凡允許流體相互混合的場合，都可以采用混合式熱交換器，例如氣體的洗滌與冷卻、循環水的冷卻、汽-水之間的混合加熱、蒸汽的冷凝等等。它的應用遍及化工和冶金企業、動力工程、空氣調節工程以及其它許多生 產部門。常用的混合式換熱器有：冷卻塔、氣體洗滌塔、噴射式換熱器和混合式冷凝器。2) 蓄熱式換熱器 蓄熱式換熱器用于進行蓄熱式換熱的設備。內裝固體填充物，用以貯蓄熱量。一般用耐火磚等砌成火格子（有時用金屬波形帶等）。換

3、熱分兩個階段進行。第一階段，熱氣體通過火格子，將熱量傳給火格子而貯蓄起來。第二階段，冷氣體通過火格子，接受火格子所儲蓄的熱量而被加熱。這兩個階段交替進行。通常用兩個蓄熱器交替使用，即當熱氣體進入一器時，冷氣體進入另一器。常用于冶金工業，如煉鋼平爐的蓄熱室。也用于化學工業，如煤氣爐中的空氣預熱器或燃燒室，人造石油廠中的蓄熱式裂化爐。3) 間壁式換熱器 此類換熱器中，冷熱倆流體間用一金屬隔開，以便倆種流體不相混合而進行熱量傳遞。在化工生產中冷熱流體經常不能直接接觸，故而間壁式換熱器是最常用的一種換熱器。下面主要介紹一下間壁式換熱器的分類：a) 夾套式換熱器由容器外壁安裝夾套制成。（如圖所示）這種換

4、熱器是在容器外壁安裝夾套制成,結構簡單;但其加熱面受容器壁面限制,傳熱系數也不高.為提高傳熱系數且使釜內液體受熱均勻,可在釜內安裝攪拌器.當夾套中通入冷卻水或無相變的加熱劑時,亦可在夾套中設置螺旋隔板或其它增加湍動的措施,以提高夾套一側的給熱系數.為補充傳熱面的不足,也可在釜內部安裝蛇管. 夾套式換熱器廣泛用于反應過程的加熱和冷卻。b) 蛇管式換熱器蛇管式換熱器又分為沉浸式蛇管換熱器和噴淋式蛇管換熱器。沉浸式蛇管換熱器如圖所示 蛇管多以金屬管彎繞成各種與容器相適應的形狀，并沉浸在容器內的液體中。其優點是：結構簡單，能承受高壓，可用耐腐蝕材料制造。缺點：容器內液體湍動程度低，管外給熱系

5、數小。噴淋式蛇管換熱器如圖所示§ 將換熱管成排地固定在鋼架上。§ 熱流體在管內流動，冷卻水在裝置上方均勻淋下。§ 優點：熱流體在管內流動，冷卻水在裝置上方均勻淋下。傳熱系數大，故噴淋式換熱器傳熱效果優于沉浸式蛇管換熱器。但是期要在露天放置，占地位置大而且水容易濺到周圍環境，使用起來不方便。c) 套管式換熱器（如圖所示）由套管式換熱器是由直徑不同的直管制成的同心套管，并用U形彎頭連接而成。因為管內管外流體流速較大。 冷、熱流體可以作純逆流，故而其傳熱系數大，傳熱效果好。常用的水伴熱就是一種簡易的套管式換熱器。d) 管殼式換熱器管殼式(又稱列管式) 換熱器是

6、最典型的間壁式換熱器,它在工業上的應用有著悠久的歷史,而且至今仍在所有換熱器中占據主導地位。 管殼式換熱器主要有殼體、管束、管板和封頭等部分組成,殼體多呈圓形,內部裝有平行管束,管束兩端固定于管板上。在管殼換熱器內進行換熱的兩種流體,一種在管內流動,其行程稱為管程；一種在管外流動,其行程稱為殼程。管束的壁面即為傳熱面。為提高管外流體給熱系數,通常在殼體內安裝一定數量的橫向折流檔板。折流檔板不僅可防止流體短路,增加流體速度,還迫使流體按規定路徑多次錯流通過管束,使湍動程度大為增加。常用的檔板有圓缺形和圓盤形兩種（如下圖所示）,前者應用更為廣泛.。流體在管內每通過管束一次稱為一個管程,每

7、通過殼體一次稱為一個殼程。為提高管內流體的速度,可在兩端封頭內設置適當隔板,將全部管子平均分隔成若干組。這樣,流體可每次只通過部分管子而往返管束多次,稱為多管程。同樣,為提高管外流速,可在殼體內安裝縱向檔板使流體多次通過殼體空間,稱多殼程。在管殼式換熱器內,由于管內外流體溫度不同,殼體和管束的溫度也不同。如兩者溫差很大, 換熱器內部將出現很大的熱應力,可能使管子彎曲,斷裂或從管板上松脫。因此,當管束和殼體溫度差超過50時,應采取適當 的溫差補償措施,消除或減小熱應力。補償方法：在殼體上附有膨脹圈或者采用U形管換熱器和浮頭式換熱器。固定管板式換熱器當冷熱流體溫差不大時，可采用

8、固定管板式換熱器。它結構簡單成本低，但清洗困難，不適用于易結垢的流體和溫差較大的流體。如果溫差不是很大，可采用帶有補償圈的固定管板式換熱器。下圖為帶有補償圈的固定管板式換熱器。浮頭式換熱器如上圖所示為浮頭式換熱器，它兩端的管板一端可沿軸向自由浮動，從而消除熱應力。而且整個管束可從殼體中抽出，便于清洗和檢修。但是結構復雜，造價較高。工業上一般都使用這種換熱器。U形管換熱器如上圖為U形管換熱器，U形管換熱器的每根換熱管都彎成U形，進出口分別安裝在同一管板的兩側，封頭以隔板分成兩室。每根管可自由伸縮，與外殼無關。從而消除熱應力，其結構比浮頭式換熱器簡單。但管程不易清洗，使用有很大的局限性只適用于潔凈

9、流體。e) 板式換熱器板式換熱器是由一組長方形的薄金屬傳熱板片構成，用框架將板片夾緊組裝于支架上。兩個相鄰板片的邊緣襯以墊片(各種橡膠或壓縮石棉等制成)壓緊，板片四角有圓孔，形成流體的通道。1上導桿；2墊片；3傳熱板片；4角孔；5前支柱；6固定端板；7下導桿；8活動端板板式換熱器和管殼式換熱器的區別：a.傳熱系數高由于不同的波紋板相互倒置，構成復雜的流道，使流體在波紋板間流道內呈旋轉三維流動，能在較低的雷諾數（一般Re=50200）下產生紊流，所以傳熱系數高，一般認為是管殼式的35倍。b.對數平均溫差大，末端溫差小 在管殼式換熱器中，兩種流體分別在管程和殼程內流動，總體上是錯流流動，對數平均溫

10、差修正系數小，而板式換熱器多是并流或逆流流動方式，其修正系數也通常在0.95左右，此外，冷、熱流體在板式換熱器內的流動平行于換熱面、無旁流，因此使得板式換熱器的末端溫差小，對水換熱可低于1，而管殼式換熱器一般為5.c.占地面積小 板式換熱器結構緊湊，單位體積內的換熱面積為管殼式的25倍，也不像管殼式那樣要預留抽出管束的檢修場所，因此實現同樣的換熱量，板式換熱器占地面積約為管殼式換熱器的1/51/8。c.容易改變換熱面積或流程組合，只要增加或減少幾張板，即可達到增加或減少換熱面積的目的；改變板片排列或更換幾張板片，即可達到所要求的流程組合，適應新的換熱工況，而管殼式換熱器的傳熱面積幾乎不可能增加

11、d.重量輕 板式換熱器的板片厚度僅為0.40.8mm，而管殼式換熱器的換熱管的厚度為2.02.5mm，管殼式的殼體比板式換熱器的框架重得多，板式換熱器一般只有管殼式重量的1/5左右。e. 價格低 采用相同材料，在相同換熱面積下，板式換熱器價格比管殼式約低40%60%。f. 制作方便 板式換熱器的傳熱板是采用沖壓加工，標準化程度高，并可大批生產，管殼式換熱器一般采用手工制作。g. 容易清洗 框架式板式換熱器只要松動壓緊螺栓，即可松開板束，卸下板片進行機械清洗，這對需要經常清洗設備的換熱過程十分方便。i. 熱損失小 板式換熱器只有傳熱板的外殼板暴露在大氣中，因此散熱損失可以忽略不計，也不需要保溫措施。而管殼式換熱器熱損失大，需要隔熱層。h. 容量較小 是管殼式換熱器的10%20%。i. 單位長度的壓力損失大 由于傳熱面之間的間隙較小，傳熱面上有凹凸，因此比傳統的光滑管的壓力損失大。j. 不易結垢 由