四种换热器的结构特点及优缺点
换热器基础知识.doc
基础知识一、板式换热器：一）、优点：传热效率高，对数温差大。
重量轻，占地面积小，清洗方便，容易改变换热面积或流程组合，适用于多种介质换热。
二）、缺点：工作压力v2Mpa,工作温度V200°C不适用于易堵塞介质。
承温：・160°C~225°C承压：35bar技术参数：板材：AISI316/SUS304等钎焊剂：纯度99.9%铜或银接口连接方式：螺纹、焊接、法兰等。
垫片材料EPDM、NBR胶片。
二、空气换热器：钢制绕片翅片管散热器三、容积式换热器注：碳钢在70%以上的浓硫酸中腐蚀轻微，60%以下稀硫酸中腐蚀严重。
铅对65%以下稀硫酸中耐腐蚀性强，在浓硫酸中腐蚀严重。
硝酸，强烈腐蚀铜，不腐蚀不锈钢，盐酸，腐蚀铜，也腐蚀不锈钢，氯离子，使不锈钢产生晶间腐蚀，变脆。
换热器选型主要因素:1、热负荷及流量大小2、流体的性质3、温度、压力及允许压降的范围4、对清洗、维修的要求5、设备结构、维修的要求6、价格、使用安全性和寿命7、其他：结构强度，材料来源，加工条件，密封性, 安全性等8、板版材质有不锈钢、钛及钛合金、银及鎳铜合金、310S等材B30合金、哈氏合金、蒙乃尔合金、换热器技术问答1.换热设备如何分类？答：按《石油化工总公司设备分类目录》可分为：（1）管壳式换热器(2)套管式换热器(3)水浸式换热器(4)喷淋式换热器(5)凹转（蛇管）式换热器(6)板式换热器(7)板翅式换热器(8)管翅式换热器(9)废热锅炉(10)其他2.换热器是如何传热的？答：在故普遍的间壁式换热器中，主要是传导和对流两种传热方式。
热流体先用对流给热的方式将热最传给管壁的一侧，再以传导的方式将热最从管壁一侧传过另一•侧，最后管壁另一侧乂以对流给热方式将热量传给了冷流体，从而完成了换热器的传热过程。
3.介质流速对换热效果有何影响？答：介质在换热器内的流速越人，其传热系数也越人。
因此提高介质在换热器内的流速可以大大提高换热效果，但增加流速带来的负面影响是增大了通过换热器的压力降，增加了泵的能量消耗，所以要有一定的适宜范围。
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。
换热器的分类及结构特点
管
内填料函：密封性能差，只能用于压差较小的场合
式
釜式
壳体上都有个蒸发空间，用于蒸汽与液相分离
套管式
双套管式
结构比较复杂，主要用于高温高压场合，或固定床反应器中
套管式
能逆流操作，用于传热面较小的冷却器、冷凝器或预热器
螺旋
浸没式
用于管内流体的冷却、冷凝，或者管外流体的加热
盘管式
喷淋式
只用于管内流体的冷却或冷凝
回旋式
盘式
传热效率高，用于高温烟气冷却等
蓄热
鼓式
用于空气预热器等
式
固定格
紧凑式
适用于低温到高温的各种条件
室式
非紧凑式
可用于高温及腐蚀性气体场合
板式
拆洗方便，传热面能调整，主要用于粘性较大的液体间换热
螺旋板
可进行严格的逆流操作，有自洁作用，可回收低温热能
各种换热器的原理特点及适用范围
各种换热器的原理、特点及适用范围一、T 型翅片管一、原理及特点1、原理T型翅片管是由光管经过滚轧加工成型的一种高效换热管。
其结构特点是在管外表面形成一系列螺旋环状T型隧道。
管外介质受热时在隧道中形成一系列的气泡核，由于在隧道腔内处于四周受热状态，气泡核迅速膨大充满内腔，持续受热使气泡内压力快速增大，促使气泡从管表面细缝中急速喷出。
气泡喷出时带有较大的冲刷力量，并产生一定的局部负压，使周围较低温度液体涌入T型隧道，形成持续不断的沸腾。
这种沸腾方式在单位时间内，单位表面积上带走的热量远远大于光管，因而这种管型具有较高的沸腾传热能力。
2、特点⑴传热效果好。
在R113工质中T管的沸腾给热系数比光管高1.6-3.3倍。
⑵常规的光管换热器，只有当热介质的温度高于冷介质的沸点或泡点12℃-15℃时，冷介质才会起泡沸腾。
而T型翅片管换热器只需2℃-4℃的温差，冷介质就可沸腾，且鼓泡细密、连续、快速，形成了与光管相比的独特优势。
⑶以氟利昂11为介质的单管实验表明，T型管沸腾给热系数可达光管的10倍；以液氨为介质的小管束实验结果，总传热系数为光管的2.2倍；C3、C4烃类分离塔的再沸器工业标定表明，低负荷时，T 型管总传热系数比光滑管高50%，大负荷时高99%。
⑷较铝多孔表面传热管的价格便宜。
⑸由于隧道内部的气液扰动非常激烈以及气体沿T缝高速喷出，因而无论是T型槽内部还是管外表面，都不易结垢，这一点保证了设备能长期使用而传热效果不会受到结垢的影响。
二、应用场合只要壳侧介质比较干净、无固体颗粒、无胶质，均可采用T型翅片管作换热元件，形成T型翅片管式高效换热器，以提高壳侧沸腾传热效果。
二、低螺纹翅片管一、原理及特点1、原理低螺纹翅片管是普通换热管经轧制在其外表面形成螺纹翅片的一种高效换热管型，其结构如图所示：这种管型的强化作用是在管外。
对介质的强化作用一方面体现在螺纹翅片增加了换热面积；另一方面是由于壳程介质流经螺纹管表面时，表面螺纹翅片对层流边层产生分割作用，减薄了边界层的厚度。
换热器类型及相关特点说明
换热器类型及相关特点说明化工工业中不同介质之间存在有大量热交换, 其中很大部分的热交换是通过换热器来完成的。
换热设备是化肥,化工,炼油工业及其他许多工业部门应用最广泛的设备, 在化工企业的建设中换热设备占总投资很大比重。
因此保证换热设备安全运行对其维护和检修质量是非常重要的。
1 管壳式换热器的类型特点常用的管壳式换热器有固定管饭式、浮头式和“U ”型管式。
(1)固定管板式换热器是将两端管板直接与壳体焊接在一起。
主要由外壳、管板、管束、封头等主要部件组成。
壳体中设置有管束,管束两端采用焊接、胀接或胀焊并有的方法将管子固定在管板上,管板外周围和封头法兰用螺栓紧固。
固定管板式换热器的结构简单、造价低廉、制造容易、管程清洗检修方便,但壳程清洗困难,管束制造后有温差应力存在。
当换热管与壳体有较大温差时,壳体上还应设有膨胀节。
(2)浮头式换热器一端管板固定在壳体与管箱之间, 另一端管板可以在壳体内自由移动,也就是壳体和管束热膨胀可自由。
故管束和壳体之间没有温差应力。
一般浮头可拆卸,管束可以自由地抽出和装入。
浮头式换热器的这种结构可以用在管束和壳体有较大温差的工况。
管束和壳体的清洗和检修较为方便, 但它的结构相对比较复杂,对密封的要求也比较高。
(3)U形管式换热器是将换热管炜成U形,两端固定在同一管板上。
由于壳体和换热管分开,换热管束可以自由伸缩,不会由于介质的温差而产生温差应力。
U形管换热器只有一块管板,没有浮头,结构比较简单。
管束可以自由的抽出和装入,方便清洗,具有浮头式换热器的优点,但由于换热管做成半径不等的U形弯,最外层换热管损坏后可以更换外,其它管子损坏只能堵管。
同时,它与固定管板式换热器相比,由于换热管受弯曲半径的限制它的管束中心部分存在空隙,流体很容易走短路,影响了传热效果。
2 管壳式换热器的失效形式换热器常见的损坏形式是腐蚀而泄露,壳体减薄。
腐蚀的部位主要在换热管、换热管与管板的连接处及壳体。
换热器的结构与性能特点
（1）沉浸式蛇管换热器
多以金属管弯绕而成，制成适应容器的形状，沉浸在容器内的液体中。两种 流体分别在管内、管外进行换热。
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蛇管的形状主要取决于容器的形 状和生产队要求。如化工生产中 的反应器内的加热或冷却管，多 做成圆盘形或螺旋形的；氨冷的 冷冻盐水槽中的换热管，则多用 长的蛇形管构成。实际上，蛇管 可以制成任意需要的形状。如图 所示。 蛇管可以由钢管，铜管，银管或 其它有色金属和非金属材料如玻 璃，陶瓷，石墨和塑料等制成。
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一、夹套式换热器
夹套式换热器是最简单的板式换热器， 它是在容器外壁安装夹套制成，夹套 与容器之间形成的空间为加热介质或 冷却介质的通路。这种换热器主要用 于反应过程的加热或冷却。在用蒸汽 进行加热时，蒸汽由上部接管进入夹 套，冷凝水由下部接管流出。作为冷 却器时，冷却介质（如冷却水）由夹 套下部接管进入，由上部接管流出。 特点：
几种常用的蛇管形状
沉浸式蛇管换热器的优点：结构简单、价格低廉、便于防腐蚀、能承受高压。 缺点：由于容器的体积较蛇管的体积大得多，管外流体的传热膜系数较小， 故常需加搅拌装置，以提高其传热效率. 。 多应用于小型容器内的液体换热。
（2）喷淋式蛇管换热器
喷淋式换热器也为蛇管式换热器，多用作冷却 器。这种换热器是将蛇管成行地固定在钢架上， 热流体在管内流动，自最下管进入，由最上管 流出。冷水由最上面的淋水管流下，均匀地分 布在蛇管上，并沿其两侧逐排流经下面的管子 表面，最后流入水槽而排出，冷水在各排管表 面上流过时，与管内流体进行热交换。这种换 热器的管外形成一层湍动程度较高的液膜，因 而管外对流传热系数较大。另外，喷淋式换热 器常放置在室外空气流通处，冷却水在空气中 汽化时也带走一部分热量，提高了冷却效果。
换热器类型与结构简介
换热器广泛应用于化工、石油、制药、 能源等工业生产过程中，其主要用途适用 于加热、冷却、蒸发、冷凝、干燥等方面， 因其使用的条件不同，其容量、压力、温 度等变动范围较大，为了适应不同的用途， 故要采用各种形式及结构的换热器。
换热器分类
一. 按传热特征分： 间壁式：冷、热流体由固体间壁隔开，传热面积固定， 热量传递为对流-导热-对流的串联过程。 混合式：通过冷、热两流体的直接混合来进行热量交换。 蓄热式 (蓄热器)：由热容量较大的蓄热室构成，使冷、 热流体交替通过换热器的同一蓄热室。 二. 按用途分：加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器 等。 三. 按结构分：夹套式、浸没式、喷淋式、套管式和管壳式 等。 选取换热器时，应根据工艺要求选用合适的类型，还应 按传热基本原理选定合理的换热流程，确定换热器的传热面 积、结构尺寸以及校核流体阻力等。
常见的间/D(浮头式列管换热器)
常见的间壁式换热器 六.板式换热器
板式换热器工作原理示意图
板式换热器的特点
（1）. 结构紧凑，占用空间小 很小的空间即可提供较大的换热面积，不 需另外的拆装空间；相同使用环境下，其占地面积和重量是其他类型换热 器的1/3～1/5。 （2）. 传热系数高 雷诺准数>10时，即可产生剧烈湍流，一般总传热系数 可高达3000～8000W/m2.K。 （3）. 端部温差小 逆流换热，可达到1℃的端部温差。 （4）. 热损失小 只有板片边缘暴露，不需保温，热效率≥98%。 （5）. 适应性好，易调整 通过改变板片数目和组合方式即可调节换热能 力，与变化的热负荷相匹配。 （6）. 流体滞留量小，对变化反应迅速，拆装简单，容易维护 板片是独 立的单元体，拆装简单，可将密封垫密闭的板片拆开、清洗。 （7）. 结垢倾向低 高度紊流、光滑板表面，使积垢机率很小，且具自清 洁功能，不易堵塞。 （8）. 低成本 使用一次冲压成型的波纹板片装配而成，金属耗量低，当 使用耐蚀材料时，投资成本明显低于其他的换热器。
套管式换热器
套管式换热器套管式换热器是一种常见的换热设备，广泛应用于化工、石油、电力、食品等行业。
它以其简单、高效、可靠的特点，在工业生产中发挥着重要的作用。
本文将从套管式换热器的原理、结构、应用以及优缺点等方面进行详细介绍。
一、套管式换热器的原理套管式换热器是一种以管内流体和管外流体之间的热交换为基本原理的换热设备。
在套管式换热器中，管内流体通常是冷凝剂或蒸汽，而管外流体则是需要被加热或冷却的工艺流体。
套管式换热器的工作原理是通过管内流体和管外流体之间的热交换来完成的。
管内流体在管内流动，而管外流体则在管外流动，两者之间通过套管进行热传递。
管内流体通过管壁传递热量给管外流体，从而实现热能的转移。
二、套管式换热器的结构套管式换热器的主要结构包括壳体、管束、端盖、法兰和支撑等组成部分。
1. 壳体：套管式换热器的壳体通常由碳钢、不锈钢或其他耐腐蚀材料制成，具有足够的强度和耐腐蚀性。
壳体内部被分为多个独立的流体通道，用于分隔管内流体和管外流体。
2. 管束：管束是套管式换热器的核心部件，由一根根金属管组成。
管束的材料通常是不锈钢、铜合金或钛合金等，具有良好的导热性能和抗腐蚀性能。
管束的排列方式可以是单列式、双列式或多列式，根据实际应用需求来选择。
3. 端盖：端盖是安装在壳体两端的部件，用于固定管束和密封壳体内部。
端盖通常由铸铁或钢板制成，具有足够的强度和密封性。
4. 法兰：法兰是套管式换热器的连接部件，用于连接壳体、管束和管道。
它通常由碳钢、不锈钢等材料制成，具有良好的密封性和承载能力。
5. 支撑：支撑是用于支撑套管式换热器的结构部件，以保证其稳定性。
支撑通常由钢结构或混凝土结构构成，具有足够的强度和稳定性。
三、套管式换热器的应用套管式换热器广泛应用于各个行业的生产过程中，常见的应用领域包括：1. 化工行业：套管式换热器在化工行业中用于加热或冷却各种化工物料，例如反应器的冷却、溶液的加热等。
2. 石油行业：套管式换热器在石油行业中用于石油精炼、裂化和合成等过程中的热能转移。
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3、四种换热器的结构特点及优缺点。
（1）固定管板式换热器
组成：管箱、管板、换热管、壳体、折流板或支撑板、拉杆、定距管等。
结构特点：管板与壳体之间采用焊接连接。
两端管板均固定，可以是单管程或多管箱，管束不可拆，管板可延长兼作法兰。
优点：结构简单，制造方便，在相同管束情况下其壳体内径最小，管程分程较方便。
缺点：壳程无法进行机械清洗，壳程检查困难，壳体与管子之间无温差补偿元件时会产生较大的温差应力，即温差较大时需采用膨胀节或波纹管等补偿元件以减小温差应力。
（2）浮头式换热器
组成：管箱、管板、换热管、壳体、折流板或支撑板、拉杆、定距管、钩圈、浮头盖等。
结构特点：一端管板与壳体固定，另一端管板（浮动管板）与壳体之间没有约束，可在壳体内自由浮动。
只能为多管程，布管区域小于固定管板式换热器，管板不能兼作法兰，一般有管束滑道。
优点：不会产生温差应力，浮头可拆分，管束易于抽出或插入，便于检修和清洗。
缺点：结构较复杂，操作时浮头盖的密封情况检查困难。
（3）U形管式换热器
组成：管箱、管板、U形换热管、壳体、折流板或支撑板、拉杆、定距管等。
结构特点：只有一个管板和一个管箱，壳体与换热管之间不相连，管束能从壳体中抽出或插入。
只能为多管程，管板不能兼作法兰，一般有管束滑道。
总重轻于固定管板式换热器。
优点：结构简单，造价较低，不会产生温差应力，外层管清洗方便。
缺点：管内清洗因管子成U形而较困难，管束内围换热管的更换较困难，管束的固有频率较低易激起振动。
（4）填料函式换热器
组成：管箱、管板、管束、壳体、折流板或支撑板、拉杆、定距管、填料函等。
结构特点：一侧管箱可以滑动，壳体与滑动管箱之间采用填料密封。
管束可抽出，管板不兼作法兰。
优点：填料函结构较浮头简单，检修清洗方便；无温差应力，（具备浮头式换热器的优点，消除了固定管板式换热器的缺点）。
缺点：密封性能较差，不适用于易挥发、易燃、易爆和有毒介质。