换热器的种类
十三种类型换热器结构原理及特点（图文并茂）
十三种类型换热器结构原理及特点（图文并茂）一、板式换热器的构造原理、特点：板式换热器由高效传热波纹板片及框架组成。
板片由螺栓夹紧在固定压紧板及活动压紧板之间，在换热器内部就构成了许多流道，板与板之间用橡胶密封。
压紧板上有本设备与外部连接的接管。
板片用优质耐腐蚀金属薄板压制而成，四角冲有供介质进出的角孔，上下有挂孔。
人字形波纹能增加对流体的扰动，使流体在低速下能达到湍流状态，获得高的传热效果。
并采用特殊结构，保证两种流体介质不会串漏。
板式换热器结构图二、螺旋板式换热器的构造原理、特点：螺旋板式换热器是一种高效换热器设备,适用汽－汽、汽－液、液－液，对液传热。
它适用于化学、石油、溶剂、医药、食品、轻工、纺织、冶金、轧钢、焦化等行业。
结构形式可分为不可拆式（Ⅰ型）螺旋板式及可拆式（Ⅱ型、Ⅲ型）螺旋板式换热器。
螺旋板式换热器结构图三、列管式换热器的构造原理、特点：列管式换热器（又名列管式冷凝器），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。
列管式换热器结构图四、管壳式换热器的构造原理、特点：管壳式换热器是进行热交换操作的通用工艺设备。
广泛应用于化工、石油、石油化工、电力、轻工、冶金、原子能、造船、航空、供热等工业部门中。
特别是在石油炼制和化学加工装置中，占有极其重要的地位。
换热器的型式。
管壳式换热器结构图五、容积式换热器的构造原理、特点：钢衬铜热交换器比不锈钢热交换器经济，并且技术上有保证。
它利用了钢的强度和铜的耐腐蚀性，即保证热交换器能承受一定工作压力，又使热交换器出水质量好。
钢壳内衬铜的厚度一般为1.0mm。
钢衬铜热交换器必须防止在罐内形成部分真空，因此产品出厂时均设有防真空阀。
此阀除非定期检修是绝对不能取消的。
部分真空的形成原因可能是排出不当，低水位时从热交换器，或者排水系统不良。
换热器的种类及使用条件
换热器的种类及使用条件
换热器是一种广泛应用于化工、机械等领域的传热装置。
它可以将相互接触的两种流体之间的热量进行传递，从而达到加热、冷却、蒸发、浓缩等目的。
换热器选择的种类和使用条件与所需传热的流体、操作温度、压力、流量等有关。
本文将详细介绍换热器的种类及使用条件。
一、管壳式换热器
管壳式换热器是一种常见的传热装置，其主要由管壳体、进出口管口、传热管束等构成。
它的使用条件如下：
1.应用环境
适用于总热量需要大，对碳钢材质无特殊要求的场合。
2.操作温度和压力
管壳式换热器的操作温度和压力范围均较广，一般可以在-200℃～500℃、0.1MPa～10.0MPa的范围内使用。
3.流量条件
管壳式换热器的流量要求较高，适用于流量大、热负荷集中的场合。
板式换热器是一种以板片为传热介质的传热装置，由一系列波纹的金属板片组成。
其使用条件如下：
板式换热器适用于流量小、热负荷分散的场合。
在对材质无特殊要求的情况下，也可以应用于化学工业、制药工业等行业。
三、螺旋板式换热器
螺旋板式换热器适用于高粘度、易结垢、易沉淀的流体传热。
螺旋板式换热器的流量要求适中，基本可以满足大部分的场合。
适用于换热条件苛刻、对材质要求高的场合，如高压高温应用。
总的来说，选择换热器的种类和使用条件应根据所需传热的流体、操作温度、压力和流量等参数来决定，以达到最好的换热效果。
换热器
3.3 换热器选择3.3.1 换热器的类型换热器种类很多，按热量交换原理和方式，可分为混合式、蓄热式和间壁式三类。
其中间壁式换热器按传热面的形状和结构可分为：管壳式、板式、管式、液膜式、板壳式与热管。
目前，在换热设备中，使用量最大的是管壳式换热器。
管壳式换热器又称列管式换热器，该类换热器具有可靠性高、适应性广等优点，在各工业领域中得到最广泛的应用。
近年来，尽管受到了其他新型换热器的挑战，但反过来也促进其自身的发展。
在换热器向高参数、大型化发展的今天，管壳式换热器仍占主导地位。
列管式换热器可根据其结构特点，分为固定管板式、浮头式、U形管式、填料函式和釜式重沸器五类。
各类换热器特性如下表。
表3-1 各类换热器特性3.3.2 换热器选型原则换热器选型时需要考虑的因素很多，主要是流体的性质；压力、温度及允许压力降得范围；对清洗、维修的要求；材料价格；使用寿命等。
本项目选用目前应用最广泛的列管式换热器。
列管式换热器中常用的是固定管板式和浮头式两种。
一般要根据物流的性质、流量、腐蚀性、允许压降、操作温度与压力、结垢情况和检修清洗等要素决定选用列管换热器的型式。
从经济角度看，只要工艺条件允许，应该优先选用固定管板式换热器。
但遇到以下两种情况时，应选用浮头式换热器。
①壳壁与管壁的温差超过70℃；壁温相差50～70℃。
而壳程流体压力大于0.6MPa时，不宜采用有波形膨胀节的固定管板式换热器。
②壳程流体易结垢或腐蚀性强时不能采用固定管板式换热器。
综合考虑本次设计任务及制造、经济等个方面，本次设计主要采用浮头式和固定管板式换热器。
3.3.3换热管规格选择①管子的外形：列管换热器的管子外形有光滑管和螺纹管两种。
一般按光滑管设计。
当壳程膜系数低，采取其他措施效果不显著时，可选用螺纹管，它能强化壳程的传热效果，减少结垢的影响。
②管子的排列方式：相同壳径时，采用正三角形排列要比正方形排列可多排布管子，使单位传热面积的金属耗量降低。
换热器设计计算
污垢热阻的大致数值
流体种类
水(u<1m/s, t<50℃) 海水 河水 井水 蒸馏水
锅炉给水 未处理的凉水塔用水 经处理的凉水塔用水 多泥沙的水
盐水
污垢热阻 m2·℃/W
0.0001 0.0006 0.00058 0.0001 0.00026 0.00058 0.00026 0.0006 0.0004
校核性热计算 针对现成的换热器，其目的在于确定流体 的出 口温度
因此： 设计型——已知任务设备 操作型——已知一定设备预测、调节结果
1、设计型计算的命题
给定生产任务：ṁ1，T1T2(or ṁ2，t1t2) 选择工艺条件：t1，t2 计算目的：换热器传热面积A（管子规格，根数）；ṁ2 特点：结果的非唯一性。
换热器设计计算
5.1 换热器类型
换热器类型 按结构分为
间壁式
套管式 交 壳 板叉 管 式流 式(换管热壳器式)管 管 板翅 束 翅式 式 式
螺旋板式
夹套式
混合式
蓄热式
按用途分为：加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器、再沸器
蓄热器（蓄能器）
（一）间壁式换热器 一、套管式换热器
二 、管壳式换热器
2、设计计算公式：
质量衡算：ṁ1
ṁ2
ṁn = ?
dn = ?
热量衡算： Q = ṁ1Cp1(T1 - T2) = ṁ2Cp2(t2 - t1)
传热速率式： Q = KAtm
注意： 计算单位要统一
➢ 热量：由于温差的存在会导致能量的交换。 该交换过程称为热交换或热传递。 热量的国际单位：焦耳（J）或常用单位：卡（cal）。 换算关系：1cal=4.19J
（对数平均数）
Δt1 Δt2 ln Δt1
换热器分类和特点
换热器分类和特点
1. 板式换热器啊，那可是换热器家族里的小巧精灵！就像你家里那精致的小摆件，体积不大但功能强大。
你看，在一些需要紧凑空间的地方，它就能大显身手啦！比如说小型的暖通系统。
2. 管式换热器，这可是个厉害的家伙！像个大力士一样，能承受很大的压力和温度呢！大型化工厂不就经常用它嘛，那可真是稳定运行的保障啊！
3. 翅片管式换热器，哎呀呀，就像是给换热器穿上了超级保暖的羽绒服！加大了换热面积呢。
汽车的散热器不就是用它来保证汽车不“发烧”嘛！
4. 螺旋板式换热器，这多特别呀，像一条盘旋的巨龙！弯曲的设计让它在一些特殊工况下表现超棒的哟，想想那些不走寻常路的工业流程就懂啦！
5. 板翅式换热器，嘿，这就是个结合体呀！兼具了板式和翅片式的优点呢，难道不是很牛？航天领域用它来保障设备的正常运行，厉害吧！
6. 沉浸式换热器，哇哦，就像人泡在温泉里一样，那是全方位的接触换热呀！在一些需要简单直接换热的场合，它可不会让人失望，好比家用的热水器啊。
7. 喷淋式换热器，你想想，就像给换热器冲了个舒服的热水澡！让换热更加高效快速。
食品加工行业很多就靠它来保持温度呢！
8. 蓄热式换热器，这可是个能“存能量”的宝贝呀！就好像你存钱一样，把热量存起来等需要的时候再用。
钢铁厂的余热回收不就常用它嘛。
9. 混合式换热器，那真的是各种方式都来一点呀，超级灵活的呢！像个多面手一样。
在一些复杂的工艺中，它能自如应对，多厉害呀！
总之呀，换热器的种类这么多，各有各的特点和用处，我们可真得好好了解它们，才能让它们在合适的地方发挥最大的作用呀！。
常见换热器的种类及特点
常见换热器的种类及特点换热器是将热量从一个物质传递到另一个物质的设备，常见的换热器种类包括壳管式换热器、板式换热器、螺旋板式换热器、换热管束和换热器组件等。
每种换热器都有其独特的特点和适用场景。
1. 壳管式换热器壳管式换热器是最常见的一种换热器，由一个外壳和多个内置管子组成。
热传导通过管壁实现，热量从热源通过管内流体流向冷却介质。
壳管式换热器具有结构简单、适用性广、换热效率高的特点。
常见的壳管式换热器有固定式和浮动式两种，固定式适用于高温高压场合，浮动式适用于温差较大的情况。
2. 板式换热器板式换热器由多个金属板组成，热传导通过板之间的薄层流体实现。
板式换热器具有体积小、传热效率高、清洗方便等特点。
板式换热器适用于低温低压场合，如冷却水、空调系统等。
3. 螺旋板式换热器螺旋板式换热器是将螺旋板组装在两个端盖上形成的，通过螺旋板的旋转实现热传导。
螺旋板式换热器具有体积小、传热效率高、清洗方便等特点。
螺旋板式换热器适用于高温高压场合。
4. 换热管束换热管束是将多根直径较小的管子束缚在一起，通过管壁实现热传导。
换热管束具有结构紧凑、传热效率高、适用性广的特点。
换热管束适用于高温高压场合。
5. 换热器组件换热器组件是由多个换热器组成的系统，可以根据不同的需求组合和调整。
换热器组件具有灵活性高、适应性强的特点。
换热器组件适用于需要灵活配置和调整的场合。
以上是常见的换热器种类及其特点。
根据不同的工作条件和需求，选择适合的换热器可以提高换热效率，降低能耗，实现更加有效的热量传递。
换热器基本知识
（2） 浮头式换热器
浮头式换热器 1—防冲板；2—折流板；3—浮头管板；4—钩圈；5—支耳
浮头式换热器
• 浮头式换热器 管束一端的管板可自由浮动，完 全消除了热应力;且整个管束可从壳体中抽出, 便于机械清洗和检修。浮头式换热器的应用较 广。
• 优点：管间和管内清洗方便，不会产生热应力 ；
• 缺点：结构复杂，造价比固定管板式换热器高 ，设备笨重，材料消耗量大，且浮头小盖在操 作中无法检查，制造时对密封要求较高。
• 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1-1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。
设备。
二、间壁式换热器的类型
沉浸式蛇管换热器
管式换热器
间壁式换热器
板式换热器
喷淋式换热器
套管换热器
固定管板式
列管式换热器
U型管
平板式换热器
浮头式 填料函式
螺旋板式换热器 夹套式换热器
板翘式换热器 翘片式换热器
翘片管换热器
(一) 管式换热器
管式换热器特点
• 管式换热器虽然在换热效率、结构紧凑性和单位传热
• 缺点：由于受弯管曲率半径的限制，其换热管 排布较少，管束最内层管间距较大，管板的利 用率较低，壳程流体易形成短路，对传热不利 。当管子泄漏损坏时，只有管束外围处的U形 管才便于更换，内层换热管坏了不能更换，只 能堵死，而坏一根U形管相当于坏两根管，报 废率较高。
换热器种类及介绍
换热器种类及介绍换热器是一种用于传递热量的设备，用于在工业生产及日常生活中实现热能的转换。
根据不同的使用场景和要求，换热器有多种不同的种类。
下面将介绍几种常见的换热器类型。
1. 管壳式换热器（Shell and Tube Heat Exchanger）：管壳式换热器是一种常见的换热器类型，由一个外壳和一组管子组成。
热量在管子和外壳之间进行传递，一种流体通过管子流动，另一种流体通过外壳流动。
管子和外壳内大部分是平行或对流的，从而实现热能的传递。
管壳式换热器适用于高流量和高温差的应用，例如化工和空调系统。
2. 板式换热器（Plate Heat Exchanger）：板式换热器是一种由多个平行金属板堆叠而成的换热器。
板与板之间形成一个狭窄的通道，两种流体分别通过不同的通道流动，热量通过板间的金属板传递。
板式换热器具有高传热效率和紧凑的设计，适用于低流量和低温差的应用，例如制冷和加热系统。
3. 螺旋板换热器（Spiral Plate Heat Exchanger）：螺旋板换热器是一种由两个平行螺旋板组成的换热器。
两种流体分别在螺旋板间流动，热量通过螺旋板传递。
螺旋板换热器具有较高的传热效率，且容易清洗和维护，适用于高粘度和易结垢的流体。
4. 管束式换热器（Bundle Heat Exchanger）：管束式换热器由大量细管束构成，一种流体通过管束内部流动，另一种流体在管束外部流动。
热量通过管壁传递。
管束式换热器具有较高的传热效率和较低的压降，适用于蒸汽发生器和燃气锅炉等设备。
5. 盘式换热器（Disc and Doughnut Heat Exchanger）：盘式换热器是一种由许多平行圆盘组成的换热器。
热量通过圆盘间的空隙传递，一种流体通过圆盘内部流动，另一种流体通过圆盘外部流动。
盘式换热器具有紧凑的设计和高传热效率，适用于高温和高压的应用，例如化工和炼油。
这些换热器种类只是常见的几种，在实际应用中还有其他种类，如板式换热器的纹路型换热器、膜式换热器、液体-液体换热器等。
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管壳式换热器由一个壳体和包含许多管子的管束所构成，冷、热流体之间通过管壁进行换热的换热器。
管壳式换热器作为一种传统的标准换热设备，在化工、炼油、石油化工、动力、核能和其他工业装置中得到普遍采用，特别是在高温高压和大型换热器中的应用占据绝对优势。
通常的工作压力可达4兆帕，工作温度在200℃以下，在个别情况下还可达到更高的压力和温度。
一般壳体直径在1800毫米以下，管子长度在9米以下,在个别情况下也有更大或更长的。
工作原理和结构图1 [固定管板式换热器]为固定管板式换热器的构造。
A流体从接管1流入壳体内，通过管间从接管2流出。
B流体从接管3流入,通过管内从接管4流出。
如果A 流体的温度高于B流体,热量便通过管壁由A流体传递给B流体；反之，则通过管壁由B流体传递给A流体。
壳体以内、管子和管箱以外的区域称为壳程，通过壳程的流体称为壳程流体 (A流体)。
管子和管箱以内的区域称为管程,通过管程的流体称为管程流体(B流体)。
管壳式换热器主要由管箱、管板、管子、壳体和折流板等构成。
通常壳体为圆筒形;管子为直管或U形管。
为提高换热器的传热效能，也可采用螺纹管、翅片管等。
管子的布置有等边三角形、正方形、正方形斜转45°和同心圆形等多种形式，前3 种最为常见。
按三角形布置时，在相同直径的壳体内可排列较多的管子，以增加传热面积，但管间难以用机械方法清洗，流体阻力也较大。
管板和管子的总体称为管束。
管子端部与管板的连接有焊接和胀接两种。
在管束中横向设置一些折流板，引导壳程流体多次改变流动方向，有效地冲刷管子，以提高传热效能，同时对管子起支承作用。
折流板的形状有弓形、圆形和矩形等。
为减小壳程和管程流体的流通截面、加快流速，以提高传热效能，可在管箱和壳体内纵向设置分程隔板，将壳程分为2程和将管程分为2程、4程、6程和8程等。
管壳式换热器的传热系数，在水-水换热时为1400～2850瓦每平方米每摄氏度〔W/(m(℃)〕;用水冷却气体时,为10～
280W/(m(℃)；用水冷凝水蒸汽时,为570～4000W/(m(℃)。
特点管壳式换热器是换热器的基本类型之一，19世纪80年代开始就已应用在工业上。
这种换热器结构坚固,处理能力大、选材范围广，适应性强，易于制造,生产成本较低，清洗较方便，在高温高压下也能适用。
但在传热效能、紧凑性和金属消耗量方面不及板式换热器、板翅式换热器和板壳式换热器等高效能换热器先进。
分类管壳式换热器按结构特点分为固定管板式换热器、浮头式换热器、Ｕ型管式换热器、双重管式换热器、填函式换热器和双管板换热器等。
前 3种应用比较普遍。
固定管板式换热器它是管壳式换热器的基本结构形式（图1 [固定管板式换热器]）。
管子的两端分别固定在与壳体焊接的两块管板上。
在操作状态下由于管子与壳体的壁温不同，二者的热变形量也不同，从而在管子、壳体和管板中产生温差应力。
这一点在分析管板强度和管子与管板连接的可靠性时必须予以考虑。
为减小温差应力，可在壳体上设置膨胀节。
固定管板式换热器一般只在适当的温差应力范围、壳程压力不高的场合下采用。
固定管板式换热器的结构简单、制造成本低，但参与换热的两流体的温差受一定限制；管间用机械方法清洗有困难，须采用化学方法清洗，因此要求壳程流体不易结垢。
浮头式换热器图2 [浮头式换热器]为浮头式换热器的结构。
管子一端固定在一块固定管板上，管板夹持在壳体法兰与管箱法兰之间，用螺栓连接；管子另一端固定在浮头管板上，浮头管板与浮头盖用螺栓连接，形成可在壳体内自由移动的浮头。
由于壳体和管束间没有相互约束，即使两流体温差再大，也不会在管子、壳体和管板中产生温差应力。
对于图2a[浮头式换热器]中的结构，拆下管箱可将整个管束直接从壳体内抽出。
为减小壳体与管束之间的间隙，以便在相同直径的壳体内排列较多的管子，常采用图2b[浮头式换热器]的结构，即
把浮头管板夹持在用螺栓连接的浮头盖与钩圈之间。
但这种结构装拆较麻烦。
浮头式换热器适用于温度波动和温差大的场合；管束可从壳体内抽出用机械方法清洗管间或更换管束。
但与固定管板式换热器相比，它的结构复杂、造价高。
U型管式换热器一束管子被弯制成不同曲率半径的U型管，其两端固定在同一块管板上,组成管束（图3[U型管式换热器]）。
管板夹持在管箱法兰与壳体法兰之间，用螺栓连接。
拆下管箱即可直接将管束抽出，便于清洗管间。
管束的U形端不加固定，可自由伸缩,故它适用于两流体温差较大的场合；又因其构造较浮头式换热器简单,只有一块管板，单位传热面积的金属消耗量少,造价较低,也适用于高压流体的换热。
但管子有U形部分，管内清洗较直管困难，因此要求管程流体清洁，不易结垢。
管束中心的管子被外层管子遮盖，损坏时难以更换。
相同直径的壳体内，U形管的排列数目较直管少,相应的传热面积也较小。
双重管式换热器将一组管子插入另一组相应的管子中而构成的换热器（图4 [双重管式换热器]）。
管程流体（B流体）从管箱进口管流入,通过内插管到达外套管的底部，然后返向，通过内插管和外套管之间的环形空间，最后从管箱出口管流出。
其特点是内插管与外套管之间没有约束，可自由伸缩。
因此，它适用于温差很大的两流体换热。
但管程流体的阻力较大，设备造价较高。
填函式换热器图5 [填函式换热器]为填函式换热器的结构。
管束一端与壳体之间用填料密封。
管束的另一端管板与浮头式换热器同样夹持在管箱法兰与壳体法兰之间，用螺栓连接。
拆下管箱、填料压盖等有关零件后,可将管束抽出壳体外,便于清洗管间。
管束可自由伸缩，具有与浮头式换热器相同的优点。
由于减少了壳体大盖，它的结构较浮头式换热器简单，造价也较低；但填料处容易渗漏，工作压力和温度受一定限制，直径也不宜过大。
双管板换热器管子两端分别连接在两块管板上(图6[双管板换热器的结构特点])，两块管板之间留有一定的空间，并装设开孔接管。
当管子与一侧管板的连接处发生泄漏时，漏入的流体在此空间内收集起来，通过接管引出，因此可保证壳程流体和管程流体不致相互串漏和污染。
双管板换热器主要用于严格要求参与换热的两流体不互相串漏的场合，但造价比固定管板式换热器高。