3认识套管式换热器的结构、优缺点
套管换热器原理
套管换热器原理
套管换热器是一种常用的换热设备，它的工作原理主要由套管结构和传热原理两部分组成。
套管结构是套管换热器的重要组成部分，它由内套管和外套管构成。
内套管负责传递热量，外套管则起着保护作用。
内套管与外套管之间形成了一个空间，称为换热区域。
传热原理是套管换热器实现热量传递的基础。
热源通过内套管流过，在换热区域内与被加热介质进行热交换。
被加热介质通过外套管流过，在换热区域内与内套管的热源接触，吸收热量。
热量的传递是通过内套管和外套管之间的壁面传导和对流传热实现的。
具体来说，热源介质的传热方式有两种：一是对流传热，即热源介质流过内套管与被加热介质直接接触，通过对流传热将热量传递给被加热介质；二是壁面传导，即热源介质通过内套管的壁面传导给外套管，再由外套管传递给被加热介质。
套管换热器的工作原理可以简化为：热源介质通过内套管，外套管中流动的介质与内套管内的热源介质进行热交换，将热量传递给被加热介质。
这样就实现了能量的传递和热量的平衡。
总之，套管换热器通过其特殊的套管结构，利用传热原理实现了热量的传递。
它在许多行业中广泛应用，如化工、石油、电力等领域，其高效的换热效果受到了广泛认可。
换热器的分类与应用
换热器的分类与应用换热器的分类与应用：按用途分类：加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器；按冷热流体热量交换方式分类：混合式、蓄热式和间壁式。
间壁式换热器的类型：一、夹套换热器：结构：夹套式换热器主要用于反应过程的加热或冷却，是在容器外壁安装夹套制成。
优点：结构简单。
缺点：传热面受容器壁面限制，传热系数小。
为提高传热系数且使釜内液体受热均匀，可在釜内安装搅拌器。
也可在釜内安装蛇管。
二、沉浸式蛇管换热器：结构：这种换热器多以金属管子绕成，或制成各种与容器相适应的情况，并沉浸在容器内的液体中。
优点：结构简单，便于防腐，能承受高压。
缺点：由于容器体积比管子的体积大得多,因此管外流体的表面传热系数较小。
三、喷淋式换热器：结构：冷却水从最上面的管子的喷淋装置中淋下来，沿管表面流下来，被冷却的流体从最上面的管子流入，从最下面的管子流出，与外面的冷却水进行换热。
在下流过程中，冷却水可收集再进行重新分配。
优点：结构简单、造价便宜，能耐高压，便于检修、清洗，传热效果好；缺点：冷却水喷淋不易均匀而影响传热效果，只能安装在室外。
用途：用于冷却或冷凝管内液体。
（见下图）四、套管式换热器：结构：由不同直径组成的同心套管，可根据换热要求，将几段套管用U形管连接，目的增加传热面积；冷热流体可以逆流或并流。
优点：结构简单，加工方便，能耐高压，传热系数较大，能保持完全逆流使平均对数温差最大，可增减管段数量应用方便。
缺点：结构不紧凑，金属消耗量大，接头多而易漏，占地较大。
用途：广泛用于超高压生产过程，可用于流量不大，所需传热面积不多的场合。
五、列管式换热器列管式换热器又称为管壳式换热器，是最典型的间壁式换热器，历史悠久，占据主导作用。
优点：单位体积设备所能提供的传热面积大，传热效果好，结构坚固，可选用的结构材料范围宽广，操作弹性大，大型装置中普遍采用。
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。
换热器综合实验报告
机械换热综合实验报告换热器性能测试试验，主要对应用较广的间壁式换热器中的三种换热：套管式换热器、板式换热器和列管式换热器进行其性能的测试。
其中，对套管式换热器和、板式换热器可以进行顺流和逆流两种流动方式的性能测试，而列管式换热器只能作一种流动方式的性能测试。
实验装置控制面板如图1：换热器性能试验的内容主要为测定换热器的总传热系数，对数传热温差和热平衡误差等，并就不同换热器，不同两种流动方式，不同工况的传热情况和性能进行比较和分析。
一、 实验目的1、熟悉换热器性能的测试方法；2、了解套管式换热器，板式换热器和列管式换热器的结构特点及其性能的差别；3、加深对顺流和逆流两种流动方式换热器换热能力差别的认识；二、 实验装置本实验装置采用冷水可用阀门换向进行顺逆流实验；如工作原理图2所示。
换热形式为热水—冷水换热式。
T2加热水箱1500W=3个排水阀流量调节阀板式加自来水冷水箱T45路冷水出温度T34路冷水进温度列管换热器板式换热器列管排水阀流量调节阀列管板式1路热水进温度T13路涡轮流量计流量套管出水压力进水压力套管换热器开逆流开顺流开顺流开逆流进水压力套管T5热水箱温度控制出水压力图2 换热器综合实验台原理图本实验台的热水加热采用电加热方式，冷—热流体的进出口温度采用巡检仪，采用温控仪控制和保护加热温度。
实验台参数：1、换热器换热面积{F}：（1）套管式换热器2×3.14×0.006×0.748=0.02818464×8=0.225477122×3.14×0.006×0.095=0.0035796×7=0.02505720.22547712+0.0250572=0.25053432m2（2）板式换热器换热面积：0.028 m2×24片=0.672 m2（3）列管式换热器 1.0 m22、电加热器总功率：1.5KW×3 =4.5KW。
换热器特性与用途及优缺点评析
换热器特性与用途及优缺点评析换热器换热器是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，又称热交换器。
英语翻译：heat exchanger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。
在热量交换中常有一些腐蚀性、氧化性很强的物料，因此，要求制造换热器的材料具有抗强腐蚀性能。
换热器的分类比较广泛：反应釜压力容器冷凝器反应锅螺旋板式换热器波纹管换热器列管换热器板式换热器螺旋板换热器管壳式换热器容积式换热器浮头式换热器管式换热器热管换热器汽水换热器换热机组石墨换热器空气换热器钛换热器换热设备，要求制造换热器的材料具有抗强腐蚀性能。
它可以用石墨、陶瓷、玻璃等非金属材料以及不锈钢、钛、钽、锆等金属材料制成。
但是用石墨、陶瓷、玻璃等材料制成的有易碎、体积大、导热差等缺点，用钛、钽、锆等稀有金属制成的换热器价格过于昂贵，不锈钢则难耐许多腐蚀性介质，并产生晶间腐蚀。
换热器在石油、化工、轻工、制药、能源等工业生产中，常常需要把低温流体加热或者把高温流体冷却，把液体汽化成蒸汽或者把蒸汽冷凝成液体。
这些过程均和热量传递有着密切联系，因而均可以通过换热器来完成。
随着经济的发展，各种不同型式和种类的换热器发展很快，新结构、新材料的换热器不断涌现。
为了适应发展的需要，我国对某些种类的换热器已经建立了标准，形成了系列。
完善的换热器在设计或选型时应满足以下基本要求：（1）合理地实现所规定的工艺条件；（2）结构安全可靠；（3）便于制造、安装、操作和维修；（4）经济上合理。
浮头式换热器的一端管板与壳体固定，而另一端的管板可在壳体内自由浮动，壳体和管束对膨胀是自由的，故当两张介质的温差较大时，管束和壳体之间不产生温差应力。
浮头端设计成可拆结构，使管束能容易的插入或抽出壳体。
（也可设计成不可拆的）。
这样为检修、清洗提供了方便。
但该换热器结构较复杂，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。
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。
U型管式换热器及板式换热器介绍
1层流：当流速很小时，流体分层流动，互不混合，称为层流. 2湍流：当流速增加到很大时，流线不再清楚可辨，流场中有许多小漩涡，层流被破坏，相邻流层间不但有滑动，
还有混合,形成湍流。 3端温差:正流加工介质在进入换热器时的温度与返流的介质出换热器时的温度之差
板式换热器
板式换热器主要有前端盖，后端盖，内衬，板片，上 导杆，下导杆，垫片，螺栓，底脚及支柱组成。
板式换热器工作原理
优点：板式换热器重量轻，而且占地面积很小 基本无焊接，且框架可以全部解体，分离运输 拆卸修理维护方便，板片可以清洗，密封垫更换方便，无经验的维 修人员也可以在现场拆卸及回装板片
U型管式换热器及板式换热 器介绍
U型管式换热管结构
U型管式换热器的主要结构包裹管箱，壳体，封头，传热管， 接管，折流板，法兰，支架及浮头等
优点：换热性能好，热媒出口温度低，热能利用率高， 节能效果好。
水力特性好，热媒和被加热水的流动阻力小，节能效果 好。 缺点：维修及清洁，蓝色箭头为介质流动 方向。蒸汽自上而下流动，冷冻水自下而上流动。
管式换热器和板式换热器的区别
U型管式换热器 管式换热器管内介质的流动状态为层流 1，故容易引起结垢
板式换热器
板式换热器内介质的流动状态为湍流2， 故不容易引起结垢
管式换热器冷侧介质和热侧介质的流动 板式换热器冷侧介质和热侧介质的流动
成90度，不能形成对流，故换热效率变 形成180度，形成对流，故换热效率很
低
高
管式换热器的流动状态和两种介质的流 板式换热器端温差很小，可以经济地做 向决定了端温差3比较高，一般为8℃ 到1℃左右的端温差
管式换热器的结构决定了一旦确定了某 一热交换量后，其管束数量和外壳及长 度都已确定，故其热交换量无法再改变
换热器的形式与优缺点
换热器的形式与优缺点一．换热器的概念换热器是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，又称热交换器。
换热器是化工,石油,动力,食品及其它许多工业部门的通用设备,在生产中占有重要地位.在化工生产中换热器可作为加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器等,应用更加广泛。
换热设备因其用途不同，类型繁多，性能不一，但均可归结为管壳式结构和板式结构两大类。
二．换热器的工作原理换热器是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，即在一个大的密闭容器内装上水或其他介质，而在容器内有管道穿过。
让热水从管道内流过。
由于管道内热水和容器内冷热水的温度差，会形成热交换，也就是初中物理的热平衡，高温物体的热量总是向低温物体传递，这样就把管道里水的热量交换给了容器内的冷水，换热器又称热交换器。
三. 机械结构形式换热器的分类良多，可以按传热原理、结构和用途等进行分类，按其结构分类主要有管壳式和板式两种。
根据冷、热流体热量交换的原理和方式基本上可分三大类即：间壁式、混合式和蓄热式。
1、间壁式换热器的类型夹套式换热器这种换热器是在容器外壁安装夹套制成,结构简单;但其加热面受容器壁面限制,传热系数也不高.为提高传热系数且使釜内液体受热均匀,可在釜内安装搅拌器.当夹套中通入冷却水或无相变的加热剂时,亦可在夹套中设置螺旋隔板或其它增加湍动的措施,以提高夹套一侧的给热系数.为补充传热面的不足,也可在釜内部安装蛇管. 夹套式换热器广泛用于反应过程的加热和冷却。
沉浸式蛇管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,并沉浸在容器内的液体中.蛇管换热器的优点是结构简单,能承受高压,可用耐腐蚀材料制造;其缺点是容器内液体湍动程度低,管外给热系数小.为提高传热系数,容器内可安装搅拌器。
喷淋式换热器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。
管壳式换热器结构基础知识
4 折流板、支撑板、旁路挡板及拦液板的作用于结构
2）拉杆点焊结构，适用于换热管外径≤14mm的管束。拉杆的数量不少于四根，直径 不小于10mm。应尽量布置在管束的外边缘，对于大直径换热器，在布管区或靠近折 流板缺口处也应布置适当数量的拉杆。 4.2 旁路挡板 1、作用
阻止流体短路，迫使壳体流体通过管束进行热交换 2、结构及安装
s s (ts t0 )L
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5 温差应力
式中 αt，αs——分别为管子和壳体材料的温度膨胀系
数，1/℃； t0——安装时的温度，℃ tt ，ts——分别为操作状态下管壁温度和壳壁温
度，℃; 由于管子与壳体是刚性连接，所以管子和壳体的实际伸长量必须相等，见图c，因 此就出现壳体被拉伸，产生拉应力；管子被压缩，产生压应力。此拉、压应力就是 温差应力。这就是温差应力产生的原因。
本课程重点：固定管板式换热器的基本结构及其机 械设计
本课程难点：管、壳的分程及隔板 建议学时：8学时 适合对象：工艺员、技术员、检验员及班组长
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1 概述
换热器是用来完成各种不同传热过程的设备。 换热器质量好坏的衡量标准： 1）先进性—传热效率高，流体阻力小，材料省； 2）合理性—可制造加工，成本可接受； 3）可靠性—强度满足工艺条件。 根据不同的目的，换热器可以分为： 1、冷却器（cooler）
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3 管板结构
3）菱形面积法 取管板上相邻四根管子之间的菱形面积，按弹性理论求此面积在均 布压力作用下的最大弯曲应力。由于此方法与管板实际受载情况相差较大，所以尽 用于粗略估算。 3.4 管程的分程及管板与隔板的连接 1、分程原因
当换热器所需的换热面积较大，而管子做得太长时，就得增大壳体直径，排列较 多的管子。此时，为了增加管程流速，提高传热效果，须将管束分程，使流体依次 流过各程管子。
换热器种类及原理
换热器种类及原理？各种换热器优缺点、原理图及适用场合一、换热器种类及原理：、表面式换热器1表面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。
表面式换热器有管壳式、套管式和其他型式的换热器。
、蓄热式换热器2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。
4、直接接触式换热器直接接触式换热器是两种流体直接接触进行换热的设备，例如，冷水塔、气体冷凝器等。
二、换热器优缺点、原理图及适用场合1、表面式换热器：（间壁式换热器)（1）、管壳式换热器：优点：结构简单造价低、制造方便和内径小；缺点：由于温差问题会引起管子弯曲造成泄漏、污垢清洗很困难、只适用于温差小、单行程、压力不高以及结垢不严重的场合。
．（2）、容积式换热器：优点：供水平稳、安全，易于清除污垢。
主要用于热水供应系统。
但其传热系数比壳管式换热器低得多。
（3）、板式换热器：优点：传热系数很高；缺点：水质不好形成水垢或污物沉积，都容易堵塞。
在我国城镇集中供热系统中开始得到广泛应用。
（4）、螺旋板式换热器：与板式换热器相比，流通截面较宽，不易堵塞。
缺点：不能拆卸清洗、2、蓄热式交换器：优点：结构紧凑、价格便宜、单位体积传热面积大，适用于气-气热交换。
如回转式空气预热器。
局限：若两种流体不允许混合，不能采用蓄热式换热器。
．3、流体连接间接式换热器：4、直接接触式热交换器（混合式换热器）：优点：传热效率高、单位容积传热面积大、设备结构简单、价格便宜等。
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知识点1.
认识换热器
认识沉浸式蛇管换热器的结构、优缺点
认识喷淋式换热器的结构、优缺点
知识点2.
第3节
了解管式换 热器在化工 生产中的应 用
知识点3.
认识套管式换热器的结构、优缺点
知识点4.
认识列管式换热器的结构、优缺点
知识点3.认识套管式换热器的结构、优缺点
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。结构优Fra bibliotek点套管式
套管式
优点：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。