关于换热器结构原理选型及操作课件
最全面的板式换热器知识(原理、结构、设计、选型、安装、维修)
最全面的板式换热器知识（原理、结构、设计、选型、安装、维修）板式换热器是由一系列具有一定波纹形状的金属片叠装而成的一种新型高效换热器。
各种板片之间形成薄矩形通道，通过板片进行热量交换。
板式换热器是液—液、液—汽进行热交换的理想设备。
它具有换热效率高、热损失小、结构紧凑轻巧、占地面积小、安装清洗方便、应用广泛、使用寿命长等特点。
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板式换热器基本结构及运行原理板式换热器的型式主要有框架式（可拆卸式）和钎焊式两大类，板片形式主要有人字形波纹板、水平平直波纹板和瘤形板片三种。
钎焊换热器结构板式换热器主要结构⒈板式换热器板片和板式换热器密封垫片⒉固定压紧板⒊活动压紧板⒋夹紧螺栓⒌上导杆⒍下导杆⒎后立柱由一组板片叠放成具有通道型式的板片包。
两端分别配置带有接管的端底板。
整机由真空钎焊而成。
相邻的通道分别流动两种介质。
相邻通道之间的板片压制成波纹。
型式，以强化两种介质的热交换。
在制冷用钎焊式板式换热器中，水流道总是比制冷剂流道多一个。
图示为单边流，有些换热器做成对角流，即：Q1和Q3容纳一种介质，而Q2和Q4容纳另一种介质。
板式换热器所有备件都是螺杆和螺栓结构，便于现场拆卸和修复。
运行原理板式换热器是由带一定波纹形状的金属板片叠装而成的新型高效换热器,构造包括垫片、压紧板（活动端板、固定端板）和框架（上、下导杆，前支柱）组成，板片之间由密封垫片进行密封并导流,分隔出冷/热两个流体通道,冷/热换热介质分别在各自通道流过,与相隔的板片进行热量交换，以达到用户所需温度。
每块板片四角都有开孔，组装成板束后形成流体的分配管和汇集管，冷/热介质热量交换后，从各自的汇集管回流后循环利用。
换热原理：间壁式传热。
单流程结构：只有2块板片不传热－头尾板。
双流程结构：每一个流程有3块板片不传热。
板片和流道通常有二种波纹的板片(L 小角度和H 大角度)，这样就有三种不同的流道(L,M 和H)，如下所示：L：小角度由相邻小夹角的板片组成的通道。
换热器类型大全PPT课件
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增减，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。 4）列管式换热器 优点 ：单位体积所具有的传热面积大，结构紧凑、紧固传 热效果好。能用多种材料制造，故适用性较强，操作弹性
螺旋板换热器的主要缺点是： （1）操作压强和温度不宜太高：目前最高操作压强不超过 2Mpa，温度不超过300~400℃。 （2）不易检修：因整个换热器被焊成一体，一旦损坏，修理 很困难。 1． 3）平板式换热器
平板式换热器简称板式换热器，是由一组长方形的薄金 属板平行排列，加紧组装于支架上而构成。两相邻板片的边 缘衬有垫片，压紧后板间形成密封的流体通道，且可用垫片
铝合金不仅导热系数高，而且在零度以下操作时，其延性和 抗拉强度都很高，适用于低温和超低温的场合，故操作范围 广，可在200℃至绝对零度范围内使用。同时因翅片对隔板 有支撑作用，板翅式换热器允许操作压强也比较高，可达 5MPa。 这种换热器的缺点是设备流道很小，易堵塞，且清洗和检修 困难，故所处理的物料应较洁净或预先净制；另外由于隔板 的翅片均由薄铝板制称成，故要求介质对铝不腐蚀。
3、翅片式换热器
1） 翅片管换热器 翅片管换热器是在管的表面加装翅片制成，翅片与管表面的 连接应紧密无间，否则连接处的接触热阻很大，影响传热效 果。常用的连接方法有热套、镶钳、张力缠绕和焊接等方法 。此外，翅片管也可采用整体轧制、整体铸造或机械加工等 方法制造。 当两种流体的对流传热系数相差较大时，在传热系数较小的 一侧加翅片可以强化传热。
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。
换热器类型、结构及特点 ppt课件
• ◆ 板式换热器的型号
• × × ×—×—×—×—×
•
•
框架结构形式代号
•
垫片材料代号
•
换热器换热面积，m2
•
设计压力，MPa
•
•
单板公称换热面积，m2
•
•
板片波纹形式代号
•
•
板式换热器代号（B、BL或BZ）
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适用于洁净而不易结垢的流体，如高压气体的换热。
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二、间壁式换热器的类型
5. 平板式换热器
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强化传热
优点： 传热效率高，K大 结构紧凑，操作
灵活，安装检修 方便
缺点： 耐温、耐压差 易渗漏，处理量13
二、间壁式换热器的类型
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二、间壁式换热器的类型
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职业教育应用化工技术专业教学资源库《传热设备操作与控制》课程
情境1 换热器的操作与控制
任务1 换热流程的确定和主体设备的选择 ------ 换热器的类型、结构及特点
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任务一、换热流程的确定和主体设备的选择
一、换热器的分类
按用途分： 加热器、冷却器、蒸发器、再沸器、冷凝器等
按传热原理和换热方式分：
9. 板翅式换热器
板翅式换热器
1，3—侧板；2，5—隔板；4—翅片
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二、间壁式换热器的类型
Байду номын сангаас
优点：结构高度紧密；通常用铝合金制造，相同传热面时 ，重量约为列管式的十分之一；传热系数高；铝合金适用 于低温和超低温的场合；操作压强也较高，可达5MPa。 缺点：设备流道很小，易堵塞，清洗和检修困难。
换热器选型和计算ppt课件
三、流体流动方式：
a. 逆流：冷热流体沿传热面两侧流向相反。 b. 顺流：冷热流体沿传热面两侧流向相同。 c. 错流：两流体垂直交叉流动。 d. 折流：一侧流体只沿一个方向流动，另一
侧流体反复改变流向来回折返流动。
.
17
1、逆流和并流时的tm 逆流 T1
并流 T1
t2
t1
t1T1t2 T2
t2T2t1
.
2
一、换热理论
1. 换热概述 2. 热传导 3. 对流传热
二、管壳式换热器
三、两流体间传热过程计算
四、管壳式换热器选型步骤
.
3
一、换热理论
1、传热概述
热量的传递简称传热 。
生产中的应用： 物料的加热或冷却； 热量与冷量的回收利用； 设备或管路的保温。
传热的基本方式：
热传导； 对流； 热辐射。
.
总传热推动力 总热阻
式中，K─总传热系数，W/(m2·℃)或W/(m2·K)； Q─总传热速率，W或J/s； A─总传热面积，m2； tm─两流体的平均温差，℃或K。
.
14
一、热量衡算
q 热流体 m 1
G1, T1,cp1,H1
t2 h2
列管换热器
q 冷流体 m 2
G2, t2,cp2,h1
T2 H2
.
23
5. 核算总传热系数K； 分别计算管程和壳程的，确定污垢热阻Rd，求
出K，与选取的K估比较，保证K在经验范围内，并 与K估相差不大。若相差很大，回到4改变管程流速 u1来调整总传热系数K。
6. 计算总传热面积A；
根据A=Q/ Ktm计算A，并与选定的换热器传热面 积A选比较，应有10%~25%的裕量。若不能达到裕量 要求，应回到3重新选取K估估算并选型。
换热器选型和计算ppt课件
积分导出，圆筒壁导热速率方程式为：
Q2l(t1t2)r(2r1)(t1t2)A (2A 1)
(r2r1)lnrr1 2
blnA 2 A 1
对数平均面积：
Am
A2 A1 lnA2 / A1
(t1 t2) b
t R
推动力 热阻
Am
.
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3、对流传热
对流传热过程
Thm
•间壁：导热，热阻大，温
热 流 体
.
3
一、换热理论
1、传热概述
热量的传递简称传热 。
生产中的应用： 物料的加热或冷却； 热量与冷量的回收利用； 设备或管路的保温。
传热的基本方式：
热传导； 对流； 热辐射。
.
4
傅里叶定律
2.热传导
1)温度场和温度梯度
温度场：某时刻，物体内部各点的温度分布。
等温面：在同一时刻，温度场
中所有温度相同的点组成的面。 等温线：不同等温面与同一 平面相交的交线。
Thw TCW
冷 差大。
流 体
•层流底层：导热，热阻大，
温差大。
•湍流核心：对流，热阻很 Tcm 小，温差很小。
•过渡区域：介于层流底层 和湍流核心之间。
δ L1
δ‘ 1
δ L2 δ ‘
2
.
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对流传热速率方程
牛顿冷却公式：
QAt
t 1
推动力 热阻
A
式中 Q ── 对流传热速率，W；
── 对流传热系数，W/(m2·℃)；
.
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二、求传热平均温度差
一、恒温传热：
两侧流体温度沿传热面无变化。
饱和蒸汽-液体沸腾 二、变温传热：
《换热器类型与结构》PPT课件
进口接管及防冲板的布置
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● 在固定管板式中，两端管板均与壳体采用焊接连接、 且管板兼作法兰用，在浮头式、U形管式及填料函式换 热器中采用可拆连接，将管板夹持在壳体法兰和管箱法 兰之间。
管板与壳体连接结构
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◆ 折流板
● 折流板的作用 引导壳程流体反复地改变方向作错流流动或其他形
式的流动，并可调节折流板间距以获得适宜流速，提高 传热效率。另外，折流板还可起到支撑管束的作用。
●折流板的 分类 常用折流板有弓形和圆盘-圆环形两种
弓形的有单弓形、双弓形及三弓形，单弓形和双弓 形应用最多。
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弓形折流板
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圆盘-圆环形折流板
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折流板缺口尺寸
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● 折流板的固定 折流板的固定是通过拉杆和定距管来实现的。
拉杆结构
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三、管壳式换热器的标准
◆ GB151—1999《管壳式换热器》
是由国家技术监督局发布的关于管壳式换热器的国家 标准。该标准是管壳式换热器设计和制造的主要依据。
◆标准代号为JB／T4714～4720－92
第五章 换热设备
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目录
1 换热设备的类型及应用 2 管壳式换热器
3 其他类型换热设备简介 4 换热设备的使用与维护
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第一节 换热设备的类型及应用
一、换热设备的应用
◆ 定义
使传热过程得以实现的设备称之为换热设备。
二、换热设备的类型
◆ 按用途分类
冷却器 冷凝器 加热器 换热器 再沸器 蒸气发生器 废热(或余热)锅炉
换热器培训课件
换热器的选型步骤
确定工艺需求
明确实际工艺流程及参 数、操作条件和工艺需 求。
选择合适的换 热器类型
根据工艺需求和条件， 选择合适的换热器类型 及结构形式。
确定材料及尺 寸
根据实际需求和材料特 性，确定换热器的材料 、壁厚、管径等尺寸。
热对流原理
热对流是指由于流体的宏观运动而引起的热量传递过程， 是流体之间进行传热的主要方式。
在换热器中，高温流体和低温流体由于密度差而产生相对 运动，热量从高温流体传递到低温流体，这种传热方式就 称为热对流。
热辐射原理
热辐射是指物体由于具有温度而辐射电磁波的现象，是热量 传递的另一种方式。
在换热器中，高温表面将热量以电磁波的形式辐射到周围空 间，再被低温表面吸收，这种传热方式就称为热辐射。
环保化
采用环保材料和工艺，降低设备对 环境的影响。
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案例分析
某化工厂换热器优化改造案例
改造背景
针对某化工厂现有换热器 效率低下、能耗高的问题 ，进行优化改造。
改造内容
采用新型高效换热器，优 化换热器布局和操作参数 ，更换部分设备。
改造效果
提高换热器效率15%，降 低能耗10%，取得明显的 经济效益和环保效益。
常用换热器的结构及工作原理
常用的换热器包括管式换热器、板式换热器、套 管式换热器等。
板式换热器由一组平板和密封垫片组成，两种不 同温度的流体分别在平板的两侧流动，通过板片 之间的传热面进行热交换。
管式换热器由一组平行排列的钢管组成，两种不 同温度的流体分别在钢管的两端流动，通过管壁 进行热交换。
套管式换热器由内管和外管组成，两种不同温度 的流体分别在内管和外管中流动，通过内管和外 管的传热面进行热交换。
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2）固定管板式换热器
• 这类换热器的结构简单，重量轻，造价较低，在 相同的壳层情况下，可较其他型式的列管换热器 多排一些传热管子。但是壳体与管程之间的流体 的温差不能太大，因温差太大时，会产生较大的 热应力，使管子与管板结合处松脱而产生泄漏。 此外这类换热器因管板是固定的，所以在检修， 更换管子或清洗壳层时，都比较困难。此换热器 适用于壳程介质不易结垢，或是有结垢但可进行 化学清洗的场合；壳壁与管壁因温度差而引起的 膨胀量之差不大，或膨胀差虽大但壳程压力不高 的情况。
3）蒸发器：与冷凝器的操作刚好相反，两种介质中的 一种介质由液体被蒸发成汽体。
4）加热器：只单纯的完成一种介质的加热升温的操作。
5）冷却器：如果热量不回收利用，完成用冷却剂（如 水、空气）来冷却另外一种介质的操作的换热器 称为冷却器。如用空气作为冷却剂的换热器称为 空气冷却器，简称空冷器。
2、按材料分类：分为金属材料和非金属材料换热器。
以降低成本。另外，生产所得的油品或化工产品， 需要将其冷却或冷凝，以便储存和运输。以上这些 与热量有关的过程都需要使用换热设备。
使用换热设备是为了达到加热或冷却的目的，如 果将那些需要加热的流体与需要冷却的流体，经过 换热设备相互换热，既可回收热量，又可降低冷却 水的消耗。
综上所述，换热设备是炼油、化工生产中不可缺 少的重要设备。换热设备在动力、原子能、冶金及 食品等其他工业部门也有着广泛的应用。
➢ 板式换热器的传热效率虽然较高，但由于其强度 低，密封性能差，故其应用受到了限制。因此， 在石油、化工工业中应用较多的是管壳式换热器， 它已被当成传统的换热设备来加以使用。
四、管壳式换热器的总体结构
1、管壳式换热器的总体结构以及特点
1）浮头式换热器
• 浮头式换热器的一端管板是固定的。与壳体刚性 连接，另一端管板是活动的，与壳体之间并不相 连。活动管板一侧总称为浮头，浮头式换热器的 管束可从壳体中抽出，故管外壁清洗方便，管束 可在壳体中自由伸缩，所以无温差应力；但结构 复杂、造价高，且浮头处若密封不严会造成两种 流体混合。浮头式换热器适用于冷热流体温差较 大（一般冷流进口与热流进口温差可达110℃）， 介质易结垢需要清洗的场合。在炼油厂中使用的 各类管壳式换热器中浮头式最多。
•总体结构图
浮头式换热器和冷凝器，可采用内导流或外导流结构， 管内均可承受高压。
内导流换热器结构图
外导流换热器结构图
内导流筒与外导流筒换热器的区别
Ⅰ、内导流筒换热器是在换热器的壳程筒体内 设置了内导流筒使换热器的前或后端未加导流 筒前难以利用换热的换热管得以充分利用，从 而增大换热器的有效换热面积。
二、比较换热设备的指标 1. 效率要高。效率高就要求其传热系数大，传热系数是指在
单位时间内、单位面积上温度每变化一度所传递的热量。 2. 结构紧凑。要使换热设备的结构紧凑就要求其比表面积大，
比表面积是指单位体积的换热设备所具有的传热面积，即 传热面积与换热设备体积之比。 3. 节省材料。要做到此点要求其比重量要小，所谓比重量是 指单位传热面积所耗用的金属量，即换热设备总金属用量 与传热面积之比。 4. 压力降要小。流体在设备中流动阻力小、压力损失就小， 节省动力、操作成本降低。 5. 要求结构可靠、制造成本低，便于安装、检修、使用周期 长。 ➢ 由于要全面满足上述要求是非常困难的，因而产生了各种 各样的换热器，以适应各种特定的工艺条件。
关于换热器结构原 理选型及操作
换热器
一、概述
在炼油、化工生产中，绝大多数的工艺过程都有 加热、冷却和冷凝的过程，这些过程总称为换热过 程。传热过程的进行需要一定的设备来完成，这些 使传热过程得以实现的设备就称之为换热设备。据 统计，在炼油厂中换热设备的投资占全部工艺设备 总投资的35％～40％,因为绝大部分的化学反应或传 质传热过程都与热量的变化密切相关，如反应过程 中，有的要放热，有的要吸热，要维持反应的连续 进行，就必须排除多余的热量或补充所需的热量； 工艺过程中某些废热或余热也需要加以回收利用，
三、换热器的分类
换热设备的分类方法很多，现将几种常见的分 类方法介绍如下：
1、按用途分类：分为热交换器、冷凝器、蒸发器、 加热器及冷却器等五类。
1）热交换器：两种不同温度的介质进行热量交换， 使一种介质降温而另一种介质升温，以满足各自 的需要。
2）冷凝器：两种不同温度的介质进行热量交换，其 中一种介质由汽态被冷凝成液态。
3、按结构分类：分为管壳式换热器和板式换热器。
1）管壳式换热器：特点是圆形的外壳中装有管束。 一种介质流经换热管内的通道及其相贯通部分 （称为壳程）。它可分为:浮头式换热器、U型管 式换热器、套管式换热器、固定管板式换热器等。
2）板式换热器：它是由压成各种形状的薄板组成传 热面的，冷、热两种介质分别在相邻两板之间流 动。常见的板式换热器有平板式换热器、伞板式 换热器、螺旋板式换热器及板壳式换热器。
• 总体结构图
4）釜式换热器
• 这种换热器的壳体直径一般为管束直径的1.5～2.0 倍，管束偏置于壳体的下方，液面淹没管束，使 管束上部形成一定的汽液分离空间。此换热器多 用来做蒸发器、分馏塔的重沸器或简单的废热锅 炉。根据需要，管束可以是固定管板型、浮头型 或U型管型。
• 总体结构图
浮头式，只有一 块管板，换热管作为U字形、两端都固定在同一块 管板上；管板和壳体之间通过螺栓固定在一起。 这种换热器结构简单、造价低，管束可在壳体内 自由伸缩，无温差应力，也可将管束抽出清洗且 还省了一块管板；但U形管管内清洗困难且管子更 换也不方便，由于U形弯管半径不能太小，故与其 他管壳式换热器相比布管较少，结构不够紧凑。 它适用于冷热流体温差较大、管内走清洁不易结 垢的高温、高压、腐蚀性较大的流体的场合。