换热器出口温度设置
板式换热器设计温差原则
板式换热器设计温差原则同学们！今天咱们来聊聊板式换热器设计温差原则这个听起来有点复杂，但其实很有趣的话题。
咱们得搞清楚啥是板式换热器。
简单说，板式换热器就像是一个超级高效的热交换小能手，能让两种不同温度的流体在里面来来回回地跑，然后实现热量的传递。
那在设计板式换热器的时候，温差原则可是非常重要的哦！这就好比咱们搭积木，得按照一定的规则来，不然这“积木房子”可就容易塌啦。
温差原则的第一个要点就是要合理设置冷热流体的进出口温度差。
比如说，如果温差太小，那换热器的换热效果可能就不太理想，就好像你用小火慢慢煮水，半天都烧不开。
但要是温差太大呢，又可能会带来一些问题，比如说对换热器的材料要求会特别高，成本也就跟着上去啦，而且还可能会影响换热器的使用寿命。
给大家举个例子哈，假如咱们要设计一个用来冷却工业设备的板式换热器，如果把冷水的进口温度设得太低，和热流体的温差特别大，虽然冷却效果可能一下子看起来很棒，但长期这样，换热器可能会因为受不了这么大的温差变化而出现故障。
在考虑温差原则的时候，还得注意流体的性质。
不同的流体，它们的传热性能、比热容啥的都不太一样。
比如说，油和水，它们的传热特性就差别很大。
所以在设计温差的时候，就得根据流体的这些特性来调整，不能一概而论。
实际的工作环境也得考虑进去。
要是换热器工作的地方温度变化特别大，或者压力不稳定，那在设计温差的时候就得留有余地，不能把温差定得太死，不然稍微有点环境变化，换热器就可能“罢工”啦。
再比如说，如果这个换热器是用在一个长期连续运行的系统里，那温差的设计就得更谨慎，要保证它能稳定可靠地工作，不能三天两头出毛病。
板式换热器设计温差原则可不是随随便便就能定下来的。
得综合考虑好多因素，像冷热流体的温度、性质，工作环境，还有成本、使用寿命等等。
只有把这些都考虑周全了，咱们设计出来的板式换热器才能高效稳定地工作，为咱们的生产生活服务。
换热器出口温度单回路控制讲解
目录目录 (1)1、概述 (2)1.1设备的分类 (2)1.2换热设备的换热目的 (2)1.3 换热器的组成 (3)1.4 换热器的工作原理 (3)2、换热器温度控制原理以及控制方案的确定 (4)3、被控对象特性研究 (6)3.1 被控变量的选择 (6)3.2 操纵变量的选择 (6)3.3 被控对象特性 (6)4、过程检测控制仪表的选用 (8)4.1 测温元件及变送器 (8)4.2 执行器 (10)4.3 调节器 (12)4.4、仪表型号清单列表 (13)5、系统方块图 (14)6、调节控制参数，进行参数整定及系统仿真，分析系统性能 (14)6.1调节控制参数 (14)6.2 PID参数整定及系统仿真 (15)6.3 系统性能分析 (18)7、课程设计结论 (19)8、参考文献 (20)1、概述换热器又叫做热交换器（heat exchanger），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。
本次课程设计我要完成换热器出口温度单回路控制系统设计，单回路控制系统又称简单控制系统，是指由一个控制对象（换热器）、一个检测元件及变送器（温度传感器）、一个调节器（PID）和一个执行器（阀门）所构成的闭合系统，方框图如下：F干扰作用参比信号（设定点）控制信号操纵变量 (干扰变量）Ys 偏差e u m 被控变量Y -Ym图1、单回路控制系统方框图其中，被控变量：温度；操纵变量：流量[1]。
1.1设备的分类根据不同的使用目的，换热器可以分为四类：加热器、冷却器、蒸发器、冷凝器。
按照传热原理和实现热交换的形式不同可以分为间壁式换热器、混合式换热器、蓄热式换热（冷热流体直接接触）、有液态载热体的间接式换热器四种。
在石油、化工生产中间壁式换热器应用的最为广泛。
按冷、热流体进行热量交换的形式分为两类：一类是在无相变情况下的加热或冷却，另一种是在相变的情况下的加热或冷却。
按传热设备的结构形式来分，则有列管式、蛇管式、夹套式和套管式等[1]。
气气换热器进出口温度差
气气换热器进出口温度差气气换热器（air-to-air heat exchanger）是一种常用的热交换设备，用于在不同流体之间传递热量。
在工业和生活中，气气换热器被广泛应用于空调系统、暖通系统、工业生产过程中的废热回收等领域。
而气气换热器进出口温度差则是评估其性能的重要指标之一。
本文将以“气气换热器进出口温度差”为中心，围绕其意义、影响因素以及优化措施展开讨论。
首先，我们来看一下气气换热器进出口温度差的意义。
进出口温度差主要反映了气气换热器内部传热的效果。
温度差越大，说明换热器的传热效果越好，热量被更充分地传递。
而当进出口温度差较小时，则意味着换热器的传热效率较低，需要更大的表面积或更长的传热时间来实现所需的热量传递。
因此，进出口温度差的大小直接关系到气气换热器的热传递效果和能耗。
其次，我们来探讨一下影响气气换热器进出口温度差的因素。
首先，流体的传热性质是影响温度差的关键因素之一。
传热性质包括流体的热导率、比热容等，不同的流体在相同的工况下，其传热性质会有所差异，从而影响进出口温度差。
其次，气气换热器的设计参数也会对温度差产生影响。
例如，换热器的表面积、传热介质的流速等都会影响传热效果，从而影响进出口温度差的大小。
另外，气气换热器的工况条件，如进出口温度、流量等也会对温度差产生一定的影响。
为了优化气气换热器进出口温度差，我们可以采取一些措施。
首先，可以通过优化换热器的结构设计来提高进出口温度差。
例如，增加换热器的表面积，可以增加热量的传递面积，从而提高传热效果。
其次，可以通过调整流体的流速来控制温度差。
流速过大或过小都会导致传热效果不理想，因此需要通过合理的流速设计来实现最佳的进出口温度差。
此外，还可以通过优化传热介质的选择来提高进出口温度差。
选择传热性能较好的流体，可以提高换热器的传热效果，从而增大温度差。
最后，合理控制气气换热器的工况条件也是提高进出口温度差的重要手段。
通过调整进出口温度和流量等参数，可以实现最佳的传热效果，从而使进出口温度差达到最大化。
地埋管地源热泵地埋管换热器最佳出口温度的确定_secret
b
t(rb ,
)－t0＝
ql 4
I ( rb2 4a
)
（2）
式中 I (x) 分；t0
为大地初始温度；ql
为线热源提供的恒定热流；
a 为土壤的导温系数。
孔壁 rb处的过余温度为
b
t(rb ,
)－t0＝
ql 4
I ( rb2 4a
)
（3）
根据能量守恒方程，联立式（1）～（3），用 MATLAB 编程即可以求出单位管长每一天
土壤源热泵 98.16 14.72 10.8 15 138.68
注：初投资中未包括土壤源热泵地下换热器的投资。
（万元）
空气源热泵 166 24.9 0 16
206.9
地下换热器的投资费用可以按 80 元/米井深来计算，不同的地下换热器夏季出口温度
对应的土壤源热泵总投资见表 2。
5.2 运行成本的比较
0
2
4
6
8
10
地热换热器设计出口温度（℃）
图 4 冬季埋管长度百分比
夏季耗电量（kwh）
4.5
4
3.5
3
2.525
30
35
40
45
地热换热器设计出口温度（℃）
换热器设计出口温度（℃） 图 5 夏季耗电量与出口温度的关系
由于上海地区的夏季冷负荷远远大于冬季的热负荷，地下换热器的设计是根据夏季冷
负荷来选定的。当地下换热器的夏季出口温度选定的时候，压缩机的型号就能确定下来，
40
60
80
100
运行天数（天）
图 2 冬季单位管长换热量
埋管长度百分比（%）
100 90 80 70 60 50 40 26 28 30 32 34 36 38 40 42
换热器设计
换热器设计：一：确定设计方案：1、选择换热器的类型两流体温度变化情况，热流体进口温度130°C，出口温度80°C；冷流体进口温度40°C，出口温度65°C。
该换热器用自来水冷却柴油，油品压力0.9MP，考虑到流体温差较大以及壳程压强0.9MP，初步确定为浮头式的列管式换热器。
2、流动空间及流速的确定由于冷却水容易结垢，为便于清洗，应使水走管程，柴油走壳程。
从热交换角度，柴油走壳程可以与空气进行热交换，增大传热强度。
选用Φ25×2.5 mm的10号碳钢管。
二、确定物性数据定性温度:可取流体进口温度的平均值。
壳程柴油的定性温度为T1=130°C，T2=80°C，t1=40°C，t2=65°CT=(130+80)/2=105(°C)管程水的定性温度为t=(40+65)/2=52.5(°C)已知壳程和管程流体的有关物性数据柴油105°C下的有关物性数据如下:ρ=840 kg/m3密度定压比热容C o=2.15 kJ/（kg·k）导热系数λo=0.122 W/(m·k)粘度µo=6.7×10-4N·s/m2水52.5°C的有关物性数据如下：ρ=988 kg/m3密度iC=4.175 kJ/（kg·k）定压比热容iλ=0.65 W/(m·k)导热系数i粘度 µi =4.9×10-4 N·s/m 2三、计算总传热系数1.热流量m 0=95000(kg/h)Q 0= m 0C o Δt o =95000×2.15×(130-80)=10212500kJ/h=2836.8(kw) 2.平均传热温差m t '∆=(Δt 1-Δt 2 )/ln (Δt 1/Δt 2)=[(130-65)-(80-40)]/ln[(130-65)/(80-40)]=51.5(°C) 其中Δt 1=T 1-t 2，Δt 2=T 2-t 1。
1化工原理课程设计(换热器)解析
一、设计题目：设计一台换热器二、操作条件：1、煤油：入口温度140℃，出口温度40℃。
2、冷却介质：循环水，入口温度35℃。
3、允许压强降：不大于1×105Pa。
4、每年按330天计，每天24小时连续运行。
三、设备型式：管壳式换热器四、处理能力：114000吨/年煤油五、设计要求：1、选定管壳式换热器的种类和工艺流程。
2、管壳式换热器的工艺计算和主要的工艺尺寸设计。
3、设计结果概要或设计结果一览表。
4、设备简图（要求按比例画出主要结构及尺寸）。
5、对本设计的评述及有关问题的讨论。
第1章设计概述1、1热量传递的概念与意义[1](205)1、1、1 传热的概念所谓的传热（又称热传递）就是间壁两侧两种流体之间的热量传递问题。
由热力学第二定律可知，凡是有温差存在时，就必然发生热量从高温处传递到低温处，因此传热是自然界和工程技领域中极普遍的一种传递现象。
1、1、2 传热的意义化工生产中的很多过程和单元操作，都需要进行加热和冷却，如：化学反应通常要在一定的温度进行，为了达到并保持一定温度，就需要向反应器输入或输出热量，又如在蒸发、蒸馏、干燥等单元操作中，都要向这些设备输入或输出热量。
所以传热是最常见的重要单元操作之一。
无论是在能源，宇航，化工，动力，冶金，机械，建筑等工业部门，还是在农业，环境等部门中都涉及到许多有关传热的问题。
此外，化工设备的保温，生产过程中热能的合理利用以及废热的回收利用等都涉及到传热的问题，由此可见；传热过程普遍的存在于化工生产中，且具有极其重要的作用。
归纳起来化工生产中对传热过程的要求经常有以下两种情况：①强化传热过程，如各种换热设备中的传热。
②削弱传热过程，如设备和管道的保温，以减少热损失。
1、2 换热器的概念与意义[2]1、2、1 换热器的概念在不同温度的流体间传递热能的装置称为热交设备，简称为换热器。
在换热器中至少要有两种不同的流体，一种流体温度较高，放出热量：另一种流体则温度较低，吸收热量。
06 换热器热流出口温度控制
15
实验步骤
整定控制器参数。
当比例增益Kc取1时，改变热流出口温度TI1104的SP，如从 120℃变为130℃，当TI1104稳定后再将SP从130℃改为 120℃，观察并记录TI1104的响应曲线。
控制器参数 Ti ----
0.85Tk 0.5Tk
Td ------0.13Tk
计算出控制器参数之后，先将K---c放在比计算值稍小一些
（一般小20%）的数值上，再依次放上Ti和Td的值，最后再
将K---c放回到计算值上即可。修改SP的值加入阶跃干扰，观
察1104的响应曲线，看衰减比是否达到4:1。
0.5Ts 0.3Ts
Td ------0.1Ts
计算出控制器参数之后，先将Kc放在比计算值稍小一些（一
般小20%）的数值上，再依次放上Ti和Td的值，最后再将Kc放
回到计算值上即可。施加扰动，观察换热器热流出口温度的
响应情况。
30
PID控制器参数的工程整定法
衰减振荡法
1.将TI1104设定值从120变为130，记录TI1104的响应曲线。 2.待TI1104稳定后，将TI1104设定值从130再变为120，记录 TI1104的响应曲线。 3.待系统稳定之后，手工将FV1105开度设置为40，观察 TI1104曲线的变化趋势。 4.当TI1104稳定后，再将FV1105开度调回到30，等待TI1104 稳定。
根据比例控制器的特点，不断修改Kc的值，每修改一次都要 通过改变SP来加入阶跃扰动，直到热流出口温度曲线出现4:1 衰减。观察并记录TI1104的响应曲线，同时记录下此时Kc的 值。
基于DCS换热器冷水出口温度控制系统
重庆化工职业学院课程设计任务书教培中心：自动化教培中心专业班级：学生姓名：设计题目：基于DCS换热器冷水出口温度控制系统起迄日期: 2011年6月2日~ 2011年6月23日摘要集散控制系统（Total Distributed Control System, DCS ）是以微处理器为基础的集中分散型控制系统。
自20世纪70年代中期集散控制系统问世以来，已在工业控制领域得到了广泛的应用，越来越多的仪表和控制工程师已认识到集散控制系统并将成为工业自动控制的主流。
它具备分散控制、集中管理；采用局部网路通信技术；完善的功能控制；采用模块化和开放性结构，系统扩展方便；管理能力强；安全可靠性高等特点具有很强的实用价值。
本项目采用的是浙大中控（SUPCON JX-300X）的DCS，运用与之相配的AdvanTrol-Pro系统软件(V2.50)_SP06输出的组态软件。
实现现场数据实时记录和监控，设计了记录查询、报警、实时模拟等具有Windows风格的动态操作画面。
串级控制系统在生产过程中需要自动保持两个或多个参数之间的关系。
所以在工业生产过程中广泛运用，在此项目中运用的是浙大中控的DCS来做换热器冷水出口温度控制系统的比值控制，通过串级控制来保持两液位的稳态。
引言在现代工业生产过程中，主控制器的输出作为副控制器的给定值，副控制器的输出去操纵控制阀，以实现对变量的定值控制。
如果控制不稳定就会影响产品的质量，严重的甚至会造成生产事故。
为此在生产过程中需要主、副两个控制器串接工作，这种控制系统就是串级控制系统。
串级控制系统：串级控制系统是由其结构上的特征而得名的。
它是由主、副两个控制器串接工作的。
主控制器的输出作为副控制器的给定值，副控制器的输出去操纵控制阀，以实现对变量的定值控制。
串级控制系统的特点，使用场合：串级控制系统的主要特点为：(1)在系统结构上，它是由两个串接工作的控制器构成的双闭环控制系统；(2)系统的目的在于通过设置副变量来提高对主变量的控制质量}(3)由于副回路的存在，对进入副回路的干扰有超前控制的作用，因而减少了干扰对主变量的影响；(4)系统对负荷改变时有一定的自适应能力。
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换热器出口温度设置 Prepared on 24 November 2020摘要目前,换热器控制中大多数仍采用简单控制系统及传统的PID控制,以加热（冷却）介质的流量作为调节手段,以被加热（冷却）工艺介质的出口温度作为被控量构成控制系统。
但是，由于换热系统这种被控对象具有纯滞后、大惯性、参数时变的非线性特点，传统的PID控制往往不能满足其静态、动态特性的要求。
使换热器普遍存在控制效果差，换热效率低的现象，造成能源的浪费。
如何提高换热器的控制效果，提高换热效率，对于缓解我国能源紧张的状况，具有长远的意义本课题是针对换热器实验设备温度控制改进提出的。
设计中首先通过对现阶段换热器出口温度控制的特点进行分析，从而发现了制约控制效果进一步提高的瓶颈，为下一步改善换热器的控制效果提供了理论依据。
然后根据换热系统组成、控制流程的特点对换热器温度控制系统建立数学模型。
再根据所建立的数学模型，联系换热器温度控制的特点，给出了相应的控制策略，提出了串级控制及前馈控制或串级—反馈，前馈—反馈等复杂控制系统，来满足对于存在大的负荷干扰且和控制品质要求较高的应用场合。
关键字：换热器、数学模型、PID 、出口温度控制、串级控制前言换热器是国民经济和工业生产领域中应用十分广泛的热量交换设备。
随着现代新工艺、新技术、新材料的不断开发和能源问题的日趋严重，世界各国已普遍把石油化工深度加工和能源综合利用摆到十分重要的位置。
换热器因而面临着新的挑战。
换热器的性能对产品质量、能量利用率以及系统运行的经济性和可靠性起着重要的作用，有时甚至是决定性的作用。
在继续提高设备热效率的同时，促进换热设备的结构紧凑性，产品系列化、标准化和专业化，并朝大型化的方向发展。
随着我国工业化和城镇化进程的加快，以及全球发展中国家经济的增长，国内市场和出口市场对换热器的需求量将会保持增长，客观上为我国换热器产业的快速发展提供了广阔的市场空间。
从市场需求来看，在国家大力投资的刺激下，我国国民经济仍将保持较快发展。
石油化工、能源电力、环境保护等行业仍然保持稳定增长，大型乙烯项目、大规模的核电站建设、大型风力发电场的建设、太阳能光伏发电产业中多晶硅产量的迅速增长、大型环境保护工程的开工建设、海水淡化工程的日益成熟，都将对换热器产业产生巨大的拉动。
未来换热器将会朝着更加节能环保和美观实用的角度不断创新与发展，短时期钢制柱式散热器和铜铝复合散热器任将会是市场主流产品与选择。
1 换热器出口温度控制系统概述设计目的换热器作为石油、化工、轻工业生产中重要的生产设备，除本身设计上应达到一定的性能指标外，在对它的控制上也应达到工艺的要求指标。
尤其是对它的出口温度控制，直接影响到产品的质量和生产过程的安全。
因此，设计出一套高性能的控制系统是解决这一问题的关键，本文正是基于这一目的，对换热器出口温度控制进行了研究。
当前，换热器出口温度控制还面临两大急需解决的问题：1、结构庞大,成本昂贵，极大地阻碍了换热器工业化应用进程；2、过渡段的衔接不合理，导致部分热管处于不工作和非正常工作状态。
要解决好上述问题的关键是优化换热器结构有两个途径：一是对换热器出口温度控制方案的强化研究；二是合理预测工业环境下对换热器出口温度的干扰因素，研制出新型的抗干扰方法，二者的优化组合研究是今后换热器出口温度控制优化技术发展的方向。
过渡段的强化传热对优化换热器出口温度起着非常重要的作用。
在生产过程中，由于换热器管板受水分冲刷、气蚀和微量化学介质的腐蚀，线路老化等原因导致成本的增加。
通过高分子复合材料的耐腐蚀性和抗冲刷性，在以后的定期维修时，也可以涂抹福世蓝高分子复合材料来保护裸露的金属；即使使用后出现了渗漏现象，也可以通过福世蓝技术及时修复，避免了长时间的堆焊维修影响生产[2]。
正是由于此种精细化的管理，才使得问题出现的概率大大降低，不仅降低了换热器的设备采购成本，更保证了产品质量、生产时间，提高了产品竞争力。
换热器出口温度控制在工业生产中的应用取得成功，并已收到了令人满意的实际效果。
根据现场测试的参数表明，因而在某些特定工况条件下的应用也是无法取代的。
回收利用六大耗能工业(冶金、化工、炼油、玻璃、水泥及陶瓷)的高温余热，使这些领域的能源利用率达到一个新的水平。
由以上可以预见，换热器出口温度控制将具有广阔的推广应用前景，对工业生产和节能技术的发展产生重大的影响。
通过大量资料获悉：目前在国内，对换热器出口温度的控制主要是双重控制和串级控制。
在一些要求不高的场合，则多采用单回路反馈控制，所采用的算法也多是常规的PID算法。
设计主要内容本文首先介绍换热器的结构装置及换热器的工艺流程，然后根据换热器的特点选择控制方案并进行了PID算法的研究，最后进行仿真分析。
本论文的结构安排和主要内容如下：第一章首先指出了课题的背景、目的和主要研究内容。
第二章介绍了换热器工作原理及工艺流程，及换热器的类型。
第三章介绍了控制系统的组成，重点介绍怎样选择PID控制器，然后对其算法原理特点等一一做了介绍，并对其参数整定做了讲解以便之后的仿真工作，并在这章中进行了控制方案的设计。
第四章针对系统进行仿真工作。
首先介绍了MATLAB/simulink。
之后对单回路控制系统、串级控制系统、前馈-反馈控制系统建立simulink模型，仿真出图，观察控制系统的特性，进一步了解各个控制系统。
最后对所做工作进行总结得出结论。
2 换热器概述．1换热器工艺流程换热器出口温度控制系统流程图图换热器出口温度控制系统图可以看出系统包括换热器、热水炉、控制冷流体的多级离心泵、变频器、涡轮流量传感器、温度传感器等设备。
根据控制系统的复杂程度，可以将其分为简单控制系统和复杂控制系统。
其中在换热器上常用的复杂控制系统又包括串级控制系统和前馈控制系统。
温度控制过程有如下特点：换热器温度控制系统是由温度变送器、调节器、执行器和被控对象（出口温度）组成闭合回路。
被调参数（换热器出口温度）经检验元件测温并由温度变送器转换处理获得测量信号，测量值与给定值的差值的送入调节器，调节器对偏差信号进行运算处理后输出控制作用。
2.1.2 换热器工作原理换热器的温度控制系统换热器工作原理工艺流程如下：冷流体和热流体分别通过换热器的壳程和管程，通过热传导，从而使热流体的出口温度降低。
热流体加热炉加热到某温度，通过循环泵流经换热器的管程，出口温度稳定在设定值附近。
冷流体通过多级离心泵流经换热器的壳程，与热流体交换热后流回蓄电池，循环使用。
2.1.3 换热器类型换热器的分类良多，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。
套管式换热器套管式换热器是由直径不同的直管制成的同心套管,并由U形弯头连接而成.在这种换热器中,一种流体走管内,另一种流体走环隙,两者皆可得到较高的流速,故传热系数较大.另外,在套管换热器中,两种流体可为纯逆流,对数平均推动力较大。
套管换热器结构简单,能承受高压,应用亦方便(可根据需要增减管段数目). 特别是由于套管换热器同时具备传热系数大,传热推动力大及能够承受高压强的优点,在超高压生产过程(例如操作压力为3000大气压的高压聚乙烯生产过程)中所用的换热器几乎全部是套管式。
管壳式换热器管壳式(又称列管式) 换热器是最典型的间壁式换热器,它在工业上的应用有着悠久的历史,而且至今仍在所有换热器中占据主导地位。
管壳式换热器主要有壳体、管束、管板和封头等部分组成,壳体多呈圆形,内部装有平行管束,管束两端固定于管板上。
在管壳换热器内进行换热的两种流体,一种在管内流动,其行程称为管程；一种在管外流动,其行程称为壳程。
管束的壁面即为传热面。
为提高管外流体给热系数,通常在壳体内安装一定数量的横向折流档板。
折流档板不仅可防止流体短路,增加流体速度,还迫使流体按规定路径多次错流通过管束,使湍动程度大为增加。
常用的档板有圆缺形和圆盘形两种,前者应用更为广泛.。
流体在管内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。
为提高管内流体的速度,可在两端封头内设置适当隔板,将全部管子平均分隔成若干组。
这样,流体可每次只通过部分管子而往返管束多次,称为多管程。
同样,为提高管外流速,可在壳体内安装纵向档板使流体多次通过壳体空间,称多壳程。
在管壳式换热器内,由于管内外流体温度不同,壳体和管束的温度也不同。
如两者温差很大, 换热器内部将出现很大的热应力,可能使管子弯曲,断裂或从管板上松脱。
因此,当管束和壳体温度差超过50℃时,应采取适当的温差补偿措施,消除或减小热应力。
2、混合式换热器混合式热交换器是依靠冷、热流体直接接触而进行传热的，这种传热方式避免了传热间壁及其两侧的污垢热阻，只要流体间的接触情况良好，就有较大的传热速率。
故凡允许流体相互混合的场合，都可以采用混合式热交换器，例如气体的洗涤与冷却、循环水的冷却、汽-水之间的混合加热、蒸汽的冷凝等等。
它的应用遍及化工和冶金企业、动力工程、空气调节工程以及其它许多生产部门中。
按照用途的不同，可将混合式热交换器分成以下几种不同的类型：(1) 冷却塔(或称冷水塔)在这种设备中，用自然通风或机械通风的方法，将生产中已经提高了温度的水进行冷却降温之后循环使用，以提高系统的经济效益。
例如热力发电厂或核电站的循环水、合成氨生产中的冷却水等，经过水冷却塔降温之后再循环使用，这种方法在实际工程中得到了广泛的使用。
(2)气体洗涤塔(或称洗涤塔)在工业上用这种设备来洗涤气体有各种目的，例如用液体吸收气体混合物中的某些组分，除净气体中的灰尘，气体的增湿或干燥等。