培训资料-换热器

工业生产过程中需要将原料或产品加热或冷却。换热器的用途是在两
个工艺流体不直接接触的情况下实现热量从一个工艺流体向另一个流体的
转移。虽然有各种不同尺寸，不同标准和类型，所有换热器都要使用某种 热导元件，通常为管或板，来隔离两流体，同时传导热量。换热器具体用 途由工艺要求决定。换热器是工业生产中两流体间进行效换热的设备，例
工业生产中最基本的换层。两管道内的流体不直接接触，
但外流体将热量传递给内管壁，然后内管壁将热量传给内流体 （传导热）。各层管内流体流向可以相同或相反。当两流体方向
流动--逆流时，换热效率更高。逆向流动时，由于热量分散到受
热液体分子（对流热）而导致涡流出现，这更加提高了热交换效 率。相比逆流，两流体并行的热交换效率要低得多。因为套管换
如内部冷却器，预热器，锅炉，再沸器和冷凝器。
最简单的换热器就是水壶。将水壶中装上水，放到炉子上。炉火
产生的热量与金属壶壁接触并将其加热。然后，壶壁将水加热。热源 （火炉）与水没有直接接触，但水被加热了。液体被加热时，分子运
动加快，同时随其运动热量被分散到整个流体。观察壶中被加热流体
会观察到分子运动。从壶壁传递的热量称为传导热。水分子之间传递 的热量称为对流热。
热传导是热量通过物质不断进行直接传递，从高温区传递到 低温区，直至温差消除。物理原理表述为温差越大，热传导速率 越大。比如将手指伸入沸水中，手指和沸水间有很大温差，热量 迅速传递，导致手指感觉到沸水带来的疼痛。如果水冷到室温， 我们再用手指触摸，则没有疼痛的感觉，同时手指和水之间因为 没有温差也不存在热交换。
浮头式多程换热器
相对于管板固定的结构来说，这种类型的换热器具有浮头式 结构。所以，当热膨胀时可以“移动”。这种换热器既可以是单 程的又可以是多程的，无论是哪种，在壳内都具有受热移动的能 力。这种特征使得该类型的换热器尤其适用于温差较大的两种流 体。并且，这种换热器也有能力处理高流速流体
热器不能处理大流量，它是效率最低的换热器类型。
管壳式换热器是工业中最常见的换热器。相对于其体积和重量， 他有很大的换热面积，而且作用范围广，一般操作条件下都可使用。 他们可以看成是在一个管子(壳程）里面有多个管道（管程），具有 流率高和换热量大的特点。根据应用的不同管程形式多样，设计者将
充分考虑工艺要求各个参数来确定换热器的确切类型。管壳式换热器
分为固定式和浮头式，单管程和多管程。工艺流体流经管程或壳程时， 换热介质在另一侧流动，两侧流体逆向流动换热效率最大。
管壳式换热器的基本组成： 管—液体流路，提供与壳层液体传热的换热面。 管板—圆形金属平板，通过钻孔或者切割支撑管束按照特定模 式排列。 壳层—外部容器，内部含有管束和壳层流体。 封头—壳层末端外部，既可以是固定封头式的也可以是浮头式 的。 管层/壳层接口—管层/壳层的出入口。 分程板—换热器为多程时，是一种分离流经换热器液体流路的 方法。 折流板—平板式设计，支撑管束防止其震动，使壳层流体流动 剧烈，增加传热效率。
单程固定管壳换热器
固定管壳式换热器，在管板、管束和封头之间的连接为固定 的。在单程结构中，管束与两个固定的管板和固定封头连接。液 体经过固定的管板流入管束的一端，从另一端流出。热介质或冷 介质一般走壳层，并且入口与管层的出口临近，出口与管层的入 口临近。
固定管板多程换热器
这种换热器与单程的类似，不同 在于流经多程换热器管层的液体至 少有一次折流，流动方向与初始进入换热器的流体流动方向相反。这种 结构通常在管入口的末端有一个一百八十度的转弯，使得流体可以转变 流向，换热器的出口与入口同侧，一般来说，该出口在管束的底部。另 外，在管的入口处必须装有挡板，使流体只流入上半部管束。这种结构 可以延长流体在换热器内的停留时间，传递更多热量。