各类型换热器
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。
换热设备种类及应用情况
换热设备种类及应用情况换热设备是指将热能从一个物体传递到另一个物体的设备，常用于工业生产、能源利用等领域。
根据不同的工作原理和应用场景，换热设备可以分为多种类型，下面将详细介绍其中比较常见的几种类型及其应用情况。
1、壳管换热器：壳管换热器是一种常见的换热设备，它由一组内外套圆柱体（壳体和管束）组成。
热媒流体通过壳程，被换热介质从管程中流过，实现热量的传递。
壳管换热器广泛应用于化工、石油、空调、电力、食品等行业，常用于蒸发器、冷凝器、加热器和冷却器等设备中。
2、板式换热器：板式换热器是利用一堆平行放置的板片和密封件组成，通过流体在板片之间的流动实现热量交换。
由于其具有紧凑、高效的特点，广泛应用于化工、暖通空调、食品等行业中的热交换系统。
3、螺旋板换热器：螺旋板换热器是由一对互相螺旋交叉的金属板片组成，通过流体在板片之间的流动来实现换热。
螺旋板换热器具有高效、结构简单等特点，适用于高温高压和易结垢的介质。
4、管束换热器：管束换热器是由管束和壳体组成的，通过热交换介质在管壳之间流动来实现热量交换。
它在化工、食品、制药等行业中广泛应用，常见于蒸馏、冷凝、换热等工艺中。
5、空气冷却器：空气冷却器是通过将热介质与空气进行直接接触换热以实现散热的设备。
它广泛应用于汽车制造、发电、空调等领域中，常见于汽车散热器、工业冷却塔等设备中。
6、气体换热器：气体换热器是用于气体之间或气体与流体之间进行热量传递的设备。
它广泛应用于化工、石油、空调等行业中，常见于石油加热炉、工业炉和空调设备中。
7、换热器在日常生活中的应用：除了工业领域，换热器在日常生活中也有广泛应用。
例如，家用燃气热水器就是一种热水换热器，通过燃烧燃气来加热水，并通过换热器将热能传递给水，从而提供热水供应。
另外，冰箱中的制冷循环系统中也包括了换热器，通过换热器将室内的热量传递给制冷剂，从而实现冷冻。
总结而言，换热设备的种类繁多，根据不同的工作原理和应用场景可以选择合适的换热设备，如壳管换热器、板式换热器、螺旋板换热器、管束换热器、空气冷却器和气体换热器等。
举例说明电厂各种类型换热器的应用
举例说明电厂各种类型换热器的应用电厂是一个复杂的系统，其中换热器是一个至关重要的组成部分。
换热器主要用于在电厂中传递热量，以确保设备的正常运行和高效能的发电。
不同类型的换热器在电厂中扮演着不同的角色，下面我们将举例说明电厂中各种类型换热器的应用。
首先，让我们来看看在火力发电厂中常见的壳管式换热器。
这种换热器通常被用来冷却锅炉中的高温高压蒸汽，将其冷却成液态水，然后再送回锅炉中重新加热。
壳管式换热器由许多管子组成，蒸汽在管子外部流动，冷却水在管子内部流动，通过管壁的传热来实现热量的传递。
这种类型的换热器在电厂中起着至关重要的作用，确保了锅炉系统的正常运行。
其次，对于核电厂来说，蒸汽发生器是一种非常重要的换热器。
核电厂利用核裂变产生的热量来产生蒸汽驱动涡轮发电机，蒸汽发生器就是用来将核反应堆产生的高温高压水蒸汽转化为干燥的饱和蒸汽，然后送入涡轮发电机。
蒸汽发生器通常是由许多细小的管子组成，核反应堆中的冷却剂在管子外部流动，而蒸汽在管子内部流动，通过传热来实现蒸汽的产生。
蒸汽发生器的可靠运行对于核电厂的安全和稳定发电至关重要。
此外，电厂中还会使用空气预热器来提高锅炉的燃烧效率。
空气预热器通过将锅炉的烟气和外部空气进行热交换，将烟气中的热量传递给外部空气，提高了外部空气的温度，从而提高了燃烧效率。
这种类型的换热器在电厂中起着节能和环保的作用。
综上所述，电厂中各种类型的换热器都扮演着不同的角色，确保了电厂系统的正常运行和高效能的发电。
换热器的应用不仅提高了电厂的生产效率，也对环境保护起着积极的作用。
换热器的选型和设计指南
换热器的选型和设计指南
热交换器选型与设计指南
一、热换器的选型
1、热换器类型
根据热换器工作的原理和结构特征，热换器可以分为流体直接交换器（Direct-Fluid Exchangers）、保温热换器（Heat-Preserving Exchangers）、热管（Heat Pipes）和热泵（Heat Pump）。
（1）流体直接交换器
流体直接交换器是最普遍的热换器类型，它是由连接在同一个容器内两个不同流体进行直接交换的，可以分为板式热换器（Plate Heat Exchanger）、管式热换器（Tube Heat Exchanger）、管壳式热换器（Tube-shell Heat Exchanger）、换热器（Exchanger）、板管式换热器（Plate-Tube Exchanger）等几种。
（2）保温热换器
保温热换器是通过在热换器内部设置一层隔热材料，使得一个流体和另一个流体不能直接接触，而是通过隔热材料进行热量交换的热换器，它包括直管保温器（Straight-TubeHeatPreservingExchanger）、折管保温器（Folded-TubeHeatPreservingExchanger）以及缠绕管保温器（Coil-TubeHeatPreservingExchanger）等几种。
（3）热管
热管是一种将热能以流体的形式进行输送的装置，它是由一段密封的
金属管束和一段或多段的循环管组成，通常将其称为柔性热管
（ Flexible Heat Pipes），也可以称为硬性热管（Rigid Heat Pipes）。
（4）热泵。
换热器–类型,图表,工作,应用,优势
换热器–类型，图表，工作，应用，优势换热器介绍热交换器是一种在不同温度的两种流体之间传递热能的装置。
在大多数热工程应用中，两种流体都处于运动状态，并且热传递的主要方式是对流。
例如汽车散热器，冰箱中的冷凝器盘管，空调，太阳能热水器，化学工业，家用锅炉，热力发动机中的油冷却器，巴氏杀菌厂中的牛奶冷却器。
换热器分类：1.按结构分类：•管状热交换器。
•板式换热器。
•加长型表面热交换器。
•蓄热式热交换器。
2.按转移过程分类：•间接接触式热交换器。
•直接接触式热交换器。
3.按流量安排分类：•平行流交换器。
•逆流热交换器。
•错流热交换器。
4.按通行证安排分类：•单程安排。
•多遍安排。
5.根据表面密实度分类：•气转液•紧凑型（β≥700 m2 / m3）•非紧凑型（β≤700 m2 / m3）•液体到液体和相变•紧凑型（β≥400 m2 / m3）•非紧凑型（β≤400 m2 / m3）6.根据多种流体分类：•两种液体。
•三种液体。
•N流体。
7.根据流体的相位进行分类。
•气液。
•液液。
•煤气。
换热器材料：1.铝2.不锈钢3.铜管道换热器中的管道：发夹式热交换器（通常也称为“双管”）的特征在于其结构形式赋予热交换器以U形的外观。
在传统意义上，术语“双管”是指由管道内的管道组成的热交换器，通常为不弯曲的直腿结构。
但是，由于需要可移动的束结构，并且能够处理不同的热膨胀，同时又避免使用膨胀接头（通常是交换器的薄弱点），因此当前的U形配置已成为行业标准。
工作原理：最简单的形式的双管换热器只是另一根较大的管子中的一根管子。
一种流体流经内管，另一种流体流经两管之间的环空。
内管的壁是传热表面。
如左图所示，管道通常会多次翻倍，以使整体单元更紧凑。
术语“发夹式热交换器”也用于图中配置的热交换器。
发夹式热交换器可能在管道内部只有一个，也可能有多个内部管道，但始终具有加倍的返回功能。
一些热交换器广告了发夹式或双管式热交换器中翅片管的可用性。
举例说明电厂各种类型换热器的应用
举例说明电厂各种类型换热器的应用
1. 锅炉换热器，锅炉是电厂中常见的设备，用于将水加热成蒸汽，然后驱动涡轮发电。
在锅炉中，常见的换热器包括炉排换热器、对流换热器和辐射换热器。
这些换热器通过将燃烧产生的热量传递
给水，使水加热成为蒸汽。
2. 冷凝器，在蒸汽涡轮发电厂中，蒸汽在涡轮中驱动发电后，
会被冷凝成水再次循环使用。
冷凝器是用来将蒸汽冷凝成水的设备，通常使用的是表面式冷凝器或者壳管式冷凝器。
3. 冷却塔，核电厂和火电厂中的发电机通常需要冷却水冷却，
而冷却塔则是用来降低冷却水温度的设备。
冷却塔通常分为湿式冷
却塔和干式冷却塔，它们通过与大气接触或者通过风冷方式来实现
冷却效果。
4. 空气预热器，在燃气轮机发电厂中，空气预热器用来将外部
空气预热，然后送入燃气轮机进行燃烧。
这样可以提高燃料燃烧的
效率，减少能源损失。
总的来说，电厂中的换热器种类繁多，应用广泛。
它们在提高
能源利用效率、降低能源消耗、保障设备安全稳定运行等方面发挥着重要作用。
通过不断的技术创新和设备更新，电厂换热器的性能和效率将得到进一步提升，为能源生产和供应提供更好的支持。
《换热器类型大全》课件
导言
什么是换热器？为什么需要换热器？换热器在工业领域起到至关重要的作用， 通过传递热量实现能量的有效转移。
传统换热器类型
单管换热器
通过内外管道实现热量传递，适用于液体 与蒸汽之间的热交换。
管束式换热器
利用管束与壳体之间的传热，Hale Waihona Puke 凑轻便， 适用于石油、化工等领域。
管壳式换热器
运用管壳结构进行换热，适用于高温高压 工况，热效率高。
干式换热器
将热量通过热风或燃气传递，适用于对流 量要求高的场合，如航天器。
板式换热器
1
波纹板式换热器
2
表面增加波纹结构，扩大换热面积，
提高传热效果，适用于高温高压工
况。
3
省空间板式换热器
4
采用紧凑设计，占用空间小，适用 于有空间限制的场合，如海洋平台。
螺旋式换热器
1
螺旋板式换热器
采用螺旋板片结构，增加换热面积，适用于气-气、气-液换热。
2
螺旋管式换热器
通过管内流体的螺旋流动实现换热，适用于高粘度、易结垢的流体。
制冷装置用换热器
冷媒蒸发器
将工质在低温和低压条件下蒸发，实现制冷过 程中的热量吸收。
冷凝器
通过冷凝工质释放热量，使工质从气态转化为 液态，用于制冷循环的热回收。
常规板式换热器
采用平板式设计，换热效率高，广 泛应用于石油炼制、化工等领域。
焊接板式换热器
板片通过焊接固定，提升换热效率， 常用于化工、航空航天等领域。
磁力搅拌换热器
1
磁力搅拌板式换热器
在板式换热器的基础上加入磁力搅拌技术，实现更高的换热效果。
2
磁力搅拌管式换热器
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。
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(2) 沉浸式蛇管换热器
◎ 结构：将金属管子绕成各种形状，沉浸在液体中。 ◎ 优点：结构简单，便于防腐，能承受高压。 ◎ 缺点：管外流体的湍流程度低，表面传热系数较小。管 内易除垢。 ◎强化传热方法：可安装搅拌器。
蛇 管 的 形 状
(3) 喷淋式换热器
直管
水槽
喷淋式冷却器
◎ 结构：将换热管成排地固定于支架上，热流体在管内流动， 冷却水由管上方的喷淋。 ◎ 优点：湍流程度高，传热效果好；冷却水在喷林中气化，携 带热量，降低冷却水温度；便于检修和清洗。 ◎ 缺点：喷淋不易均匀，杂质易进入冷却水。 ◎应用范围：多用于冷却管内的热流体。
管程 管程 管程 壳程
壳程 壳程
(b) 流速的选择 流速↓，表面传热系数↓，污垢热阻↑，流体阻力↓；
◆
◆ 流速↑，表面传热系数↑，污垢热阻↓，流体阻力↑。
管程和壳程都需要选择适宜的流速 管程 一般流体 易结垢液体 气体 0.5~3 >1 5~30 壳程 0.2~1.5 >0.5 3~15
对于液体，一般粘度越大，要求流速越大
管程不易清洗。 适用：可用于高温高压，适用于管程为洁净而不易结垢的流体。
4.7.2 列管式换热器的设计和选用
（1）列管式换热器设计和选用应考虑的问题 (a)选择流程:哪一个物流走管程，哪一个物流走壳程
一 般 经 验 原 则
流体有结垢 腐蚀性 压力高的高低 饱和蒸汽 ，需要冷却的流体
流量小而粘度大的流体 表面传热系数大的流体
换热管规格：
管长选取：有利于清洗和选材
1.5m、2m、3m、4.5m、6m、9m
L 一般情况下： 4~6 D
管子在管板上的排列：
正三角形排列
正方形排列
正方形排列
正三角形排列、正方形排列两种 正三角形排列优点：结构紧凑 管外湍流程度高，表面传热系数大
正方角形排列优点： 易于检修、清洗
(e) 折流挡板 可大幅度提高管外表面传热系数 考察折流板的参数：形式、缺口大小、折流板间距
7.1 间壁式换热器的类型
(1) 夹套式换热器
搅拌器
◎ 结构：在容器外壁安装夹 套制成。 ◎ 优点：结构简单。 ◎ 缺点：传热面受容器壁面 限制，传热系数小。
◎应用范围：主要用于反应 过程的加热或冷却。 ◎强化传热方法：
物料
釜
加热蒸汽
釜内安 装搅拌器，
加螺旋隔板， 在釜内安装蛇管。
物料
冷凝水
夹套式换热器
对壳体起支撑作用。
代价：壳体阻力↑，系统动力消耗↑。 安装：上下安装，常用； 左右安装，排液不畅时采用。 常用形式：弓形，圆盘形。
弓形
圆盘形
a）固定管板式换热器 固定管板式
浮头式
U形管式 优点：* 结构简单，成本低； 局限：
管、壳温度不同，产生热应力，当Δt＞50℃时，管弯
曲、断裂或管板变形。
说明：
p t
3 NP
② 壳程阻力
对于壳程阻力的计算，由于流动状态比较复杂，计算公式多，
（2）流体通过换热器时阻力的计算 ① 管程阻力
管程总阻力：pt (pi pr ) F t Ns N p
l u 2 每程直管阻力： pi d 2
Ft 结构校正系数，
每程回弯阻力： pr 3
u 2
2
25 2.5 Ft 1.4 19 2 Ft 1.5
（5）管壳式换热器 又称为列管式换热器，是最典型的间壁式换热器。 ◎ 结构：壳体、管束、管板、折流挡板和封头。 一种流体在管内流动，
其行程称为管程；另一种流体在管外流动，其行程称为壳程。管束的壁面
即为传热面。
◎ 优点： 单位体积设备所 能提供的传热面 积大， 传热效果好， 结构坚固， 可选用的结构材 料范围宽广， 操作弹性大，
单程： 多程： ◆ 多管程：封头内设置分程隔板
单管程→多管程。
◆ 多壳程： 相当于单壳程串联，传热面积↑。
双管程固定管板换热器
传热面积：
A双 A单 d o Ln
S单
流通截面积：
4
di n
2
1 S 双 S单 2
说明：管程数↑，流通截面积↓，管内流速↑，hi ↑，强化传热。
折流挡板 作用：提高壳程流体湍动程度(Re>100 湍流)，ho，强化传热。 冲刷沉积物，减小污垢热阻；
换热器
分类: ① 按用途---加热器、冷却器、冷凝器、再沸器、蒸发器等。
②
按冷热流体热量交换的原理和方式
直接接触式：冷、热直接混合。 蓄热式：
冷流体 热流体
th 热 Φ 流 体 th, tc,
w
Φ
冷 流 体
tc
热流体
冷流体
w
蓄热式换热器示意图
流体通过间壁的热交换
间壁式：冷、热两流体由固体壁隔开，不直接接触
圆缺形折流挡板的缺口大小的选择
圆缺形折流挡板的间距的选择 间距太大，表面传热系数下降， 间距太小，阻力增大，不便制造、检修 挡板间距：一般取壳体内径的0.2~1.0倍 我国系列标准： 固定管板：100、150、200、300、450、600、700 浮头式：100、150、200、250、300、350、450、600
(c) 流动方式的选择
◆对于同样的进、出口条件，传热量相同，
◆管程
A逆<A并；
或壳程↑，表面传热系数↑，但同时流动阻力↑，
△tm ↓，应权衡确定。
单管程——逆流
200 160
多管程
100
60 110 200 160 160 60 100
60 200
110
100
(d) 换热管规格和排列的选择 换热管规格越小 单位体积传热面积越大 容易结垢、赌塞， 阻力大， 25 2.5，19 2， 25 2， 38 2.5等 制造、检修不便
壳程不易机械清洗；
适用： * 壳程流体不易结垢或容易化学清洗； * 壳体与传热管壁温度之差小于50C，否则加膨胀节。
带膨胀节的固定管板换热器
b）浮头式换热器 一端可以沿轴向自由浮动
特点：消除了温差应力、便于清洗和检修； 结构复杂、成本高； 适用：应用广泛。
c）U形管式换热器
结构:
特点：具有温度补偿作用；
（4）套管式换热器
外 管 内 管
套管式换热器
◎ 结构：将两种直径大小不同的直管装成同心套管，并可用U 形肘管把管段串联起来，每一段直管称作一程。 ◎ 优点：表面传热系数大；逆流流动，平均温差最大；结构简 单；能承受高压。 ◎ 缺点：占地面极大；耗材量大；易泄漏。 ◎应用范围：流量不大，粘度较大，传热面积不多，压强较高