换热设备基础知识
2024年换热器培训课件(多应用)
换热器培训课件(多应用)换热器培训课件一、引言换热器是工业生产过程中重要的热能交换设备，广泛应用于石油、化工、制药、食品、电力等领域。
换热器的设计、制造、安装和维护对企业的生产效率和经济效益具有重要影响。
为了提高员工对换热器的了解和应用能力，本培训课件将介绍换热器的基本原理、分类、结构、性能、选型及维护等方面的知识。
二、换热器的基本原理1.热传递方式（1）对流换热：流体与固体表面之间的热量传递，主要受流体流速、温差、流体性质等因素影响。
（2）导热换热：固体内部的传热，主要受材料导热系数、温度梯度、几何尺寸等因素影响。
（3）辐射换热：物体表面之间的热量传递，主要受物体表面温度、颜色、形状等因素影响。
2.换热器的传热方程Q=U×A×ΔT×τ其中，Q表示热量（W）；U表示总传热系数（W/(m²·K)）；A表示传热面积（m²）；ΔT表示温差（K）；τ表示时间（s）。
三、换热器的分类与结构1.按热流体与冷流体的流动方式分类（1）顺流式换热器：热流体与冷流体在换热器内同向流动。
（2）逆流式换热器：热流体与冷流体在换热器内反向流动。
（3）错流式换热器：热流体与冷流体在换热器内呈交叉流动。
（4）混合流式换热器：热流体与冷流体在换热器内呈混合流动。
2.按传热方式分类（1）直接接触式换热器：热流体与冷流体直接接触进行换热。
（2）间壁式换热器：热流体与冷流体通过换热器壁进行换热。
3.换热器的结构（1）壳体：用于容纳换热管束，承受工作压力。
（2）管束：由多根换热管组成，用于实现热流体与冷流体之间的热量交换。
（3）管板：用于连接换热管与壳体，并传递热量。
（4）折流挡板：用于引导流体流动，增加流体湍流程度，提高传热效率。
四、换热器的性能与选型1.换热器的性能指标（1）传热系数：表示单位时间内单位面积上的热量传递能力。
（2）压降：表示流体在换热器内流动时产生的压力损失。
《换热器基础知识》课件
换热器设计要素
了解设计换热器时需要考虑的重要因素。
传热面积
更大的传热面积可以提高换热效率。
传热介质
选择合适的传热介质可以提高传热率。
污垢堵塞
防止污垢堵塞可以维持换热器的正常运行。
压力损失
减少压力损失可以提高流体的流动性能。
换热器的性能评价
了解如何评价换热器的性能并进行比较。 热传导系数 传热表面积 污垢堵塞程度 压力损失
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性能优化
结合实际情况进行换热器的性能优化和改进。
换热技术的发展趋势
了解换热技术的最新发展和趋势。
1 高效节能
新型换热器技术能够提高能量利用效率，实现更高效的热量传递。
2 先进材料
应用先进材料能够提高换热器的性能和耐久性。
3 智能控制
智能控制系统可以实现换热器的自动监测和优化。
总结和展望
回顾所学内容并对未来的换热技术发展进行展望。 通过本课程的学习，你已经对换热器的基础知识有了深入了解。期待在未来的工程项目中应用所学，并关注换 热技术的不断创新。
换热器基础知识
在本课程中，我们将深入讨论换热器的基础知识。了解换热器的定义、工作 原理、设计要素、性能评价、选型与应用以及技术的发展趋势。
换热器的定义和分类
什么是换热器？了解换热器的基本概念及其在不同工业领域中的分类。
换热器定义
换热器是一种用于传递热量 的设备，用于在流体之间进 行热量交换。
分类
换热器可以根据其结构和热 量传递原理分为不同类型， 如壳管式、板式、管束等。
热传导系数越高，换热效率越好。 更大的传热表面积可以提高换热效率。 较少的污垢堵塞能够维持换热器的正常运行。 较低的压力损失可以提高流体的流动性能。
换热站设备知识讲解
换热站设备知识讲解1、换热站设备简介：换热站设备是指连接于一次网和二次网并装有用户连接的有关设备、仪表和控制设备的机房，是热量交换、热量分配以及系统监控的枢纽。
一次网：指连接于热电厂换热首站（或大型区域锅炉房）与换热站之间的管网。
二次网：指连接于换热站与热用户之间的管网。
2、换热站主要设备包括：① 换热器：转换供热介质种类，改变供热介质参数的设备。
② 循环泵：为二次循环回水提供动力的设备。
③ 除污器：对系统介质的杂质进行过滤器清理的设备。
④ 补水泵：对系统介质的损失进行补充的设备。
⑤ 疏水器：自动的排除加热器设备或蒸汽管道中的凝结水及空气等不凝结气体且不漏出蒸汽的设备。
⑥ 水箱：储备补水水源、自来水、凝结水的设备。
⑦ 配电设备：主要对泵等设备控制和监控作用。
⑧ 计量设备：对供热进行参数进行统计计算的作用。
其他：各类阀门，如闸阀、截止阀等3、换热站的供热系统包括哪些部分？① 热源，②供热热网，③热用户。
4、换热站的工作原理是什么？换热站的工作原理是：一次网热源通过管道送到换热站，并进入换热器内，通过换热器的换热，将一次网热源交换到二次网供热管道内，二次网供热管道引出至热用户。
二次网回水经过过滤器除污，经由循环进入换热器，被蒸汽或高温水加热后进行供热，蒸汽或高温水进入换热器后，变成凝结水或高温回水，返回热源，进行一、二次网供热系统的循环。
补水泵将软水打入系统中以保持系统压力恒定。
5、换热站的分类① 根据热网输送的热媒不同，分为：热水供热换热站和蒸汽供热换热站；② 根据服务对象不同，可分为工业换热站和民用换热站；③ 根据换热站的位置和功能不同，分为用户换热站（点）和区域性换热站。
6、换热站水泵的选型流程？根据总负荷和供回水温度算出循环水泵流量，根据供热半径和换热站阻力及末端阻力计算循环水泵扬程，根据楼高计算补水泵扬程（楼高加3-5m），依据循环水泵流量计算补水泵流量（系统总循环量的3%-5%）。
7、换热站的热水采暖系统有哪些优点？热能利用率高，输送时无效损失小，散热设备不易腐蚀，使用周期长，且散热设备表面温度低，符合卫生要求，系统操作方便，运行安全，易于实现供水温度的集中调节，系统蓄热能力高，散热均衡，适于远距离输送。
换热器基础知识详解
一、换热器的定义换热器是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，即在一个大的密闭容器内装上水或其他介质，而在容器内有管道穿过。
让热水从管道内流过。
由于管道内热水和容器内冷热水的温度差，会形成热交换，也就是初中物理的热平衡，高温物体的热量总是向低温物体传递，这样就把管道里水的热量交换给了容器内的冷水，换热器又称热交换器。
二、换热器的分类与结构换热器按用途分类可以分为：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。
按换热方式可以分为：直接接触式换热器（又叫混合式换热器）、蓄热式换热器和间壁式换热器。
下面主要介绍一下按换热方式分类的换热器：1、直接接触式换热器直接接触式交换器是依靠冷、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。
常用的混合式换热器有：冷却塔、气体洗涤塔、喷射式换热器和混合式冷凝器。
2、蓄热式换热器蓄热式换热器用于进行蓄热式换热的设备。
内装固体填充物，用以贮蓄热量。
一般用耐火砖等砌成火格子（有时用金属波形带等）。
换热分两个阶段进行。
第一阶段，热气体通过火格子，将热量传给火格子而贮蓄起来。
第二阶段，冷气体通过火格子，接受火格子所储蓄的热量而被加热。
这两个阶段交替进行。
通常用两个蓄热器交替使用，即当热气体进入一器时，冷气体进入另一器。
常用于冶金工业，如炼钢平炉的蓄热室。
也用于化学工业，如煤气炉中的空气预热器或燃烧室，人造石油厂中的蓄热式裂化炉。
3、间壁式换热器此类换热器中，冷热俩流体间用一金属隔开，以便俩种流体不相混合而进行热量传递。
在化工生产中冷热流体经常不能直接接触，故而间壁式换热器是最常用的一种换热器。
换热器基础必学知识点
换热器基础必学知识点
以下是换热器基础的一些必学知识点：
1. 热传导：介质中的热能通过分子间的碰撞传递的现象，即由高温区到低温区的传导。
热传导正比于温度梯度和介质的热导率。
2. 对流传热：介质周围的流体通过对流现象将热能传递出去。
对流传热正比于流体的流速、温度差和传热系数。
3. 辐射传热：通过辐射形式将热能传递出去，不需要介质的存在。
辐射传热正比于表面的辐射率、温度差和黑体辐射功率。
4. 传热方程：换热器中的传热可以通过传热方程来描述，常用的传热方程有热传导方程（Fourier定律）和对流换热方程（Newton冷却定律）。
5. 传热系数：描述换热器界面传热能力的物理量，是传热率与温度差之间的比例关系。
传热系数决定了传热的效率和速率。
6. 换热器类型：常见的换热器类型有壳管式换热器、板式换热器、管束式换热器等，根据不同的工艺需求选择适合的换热器类型。
7. 换热器设计：换热器的设计要考虑流体流量、温度差、传热系数、换热面积等因素，并进行热力学和动力学计算。
8. 热媒介选择：根据不同的工艺要求选择适合的热媒介，并考虑其传热性能、耐腐蚀性和成本等因素。
9. 损失：换热器中存在一定的传热损失，包括壁面传热损失、传热介质的流动损失和泄漏损失等，需要进行合理的设计和控制。
10. 性能评价：换热器的性能评价包括换热效率、效果、能耗等指标的考核和比较，以提高换热器的工作效率和经济性。
以上是换热器基础必学的知识点，掌握了这些知识可以更好地理解和应用换热器的原理和设计。
换热器基础知识
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隔板：增加管程数，提高管内流体流 速。流速增加，传热效率提高；但流 动的阻力也同时增加。
折流板：提高壳程流体的流速和湍 动 程度。
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带膨胀节的固定管板式换热器结构图
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(2)浮头式换热器：
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浮头式换热器结构图
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套管式换热器
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套管式换热器的特点：
优点：结构简单，拆装方便，灵活性 大
管径可大可小，程数可增可减。 缺点：接头多, 易漏，金属用量大。
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2.列管式换热器
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(1)固定管板式换热器：
两端管板固定。
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固定管板式换热器结构图
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固定管板式换热器的特点：
优点：结构相对简单，应用广泛。
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翅片管结构示意图：
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翅片的作用：增加传热面积及管外流 体的湍动程度。
风机：提高空气流速。
空气冷却器的特点： 优点：省水。 缺点：设备庞大，消耗动力。
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(6)板式换热器：
由传热板片、 密封垫片和压 紧装置组成。
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板式换热器板片
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板式换热器工作原理示意图
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板式换热器的特点：
优点：传热效率高。 缺点：承受压力低。
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(7)螺旋板式换热器：
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螺旋板换热器工作原理示意图
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(8)热管换热器
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换热器基本知识
（2） 浮头式换热器
浮头式换热器 1—防冲板；2—折流板；3—浮头管板；4—钩圈；5—支耳
浮头式换热器
• 浮头式换热器 管束一端的管板可自由浮动，完 全消除了热应力;且整个管束可从壳体中抽出, 便于机械清洗和检修。浮头式换热器的应用较 广。
• 优点：管间和管内清洗方便，不会产生热应力 ；
• 缺点：结构复杂，造价比固定管板式换热器高 ，设备笨重，材料消耗量大，且浮头小盖在操 作中无法检查，制造时对密封要求较高。
• 流体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。 图示为最简单的单壳程单管程换热器,简称为1-1型换热器。为提高管内 流体速度,可在两端管箱内设置隔板，将全部管子均分成若干组。这样 流体每次只通过部分管子，因而在管束中往返多次，这称为多管程。 同样，为提高管外流速，也可在壳体内安装纵向挡板，迫使流体多次 通过壳体空间，称为多壳程。多管程与多壳程可配合应用。
设备。
二、间壁式换热器的类型
沉浸式蛇管换热器
管式换热器
间壁式换热器
板式换热器
喷淋式换热器
套管换热器
固定管板式
列管式换热器
U型管
平板式换热器
浮头式 填料函式
螺旋板式换热器 夹套式换热器
板翘式换热器 翘片式换热器
翘片管换热器
(一) 管式换热器
管式换热器特点
• 管式换热器虽然在换热效率、结构紧凑性和单位传热
• 缺点：由于受弯管曲率半径的限制，其换热管 排布较少，管束最内层管间距较大，管板的利 用率较低，壳程流体易形成短路，对传热不利 。当管子泄漏损坏时，只有管束外围处的U形 管才便于更换，内层换热管坏了不能更换，只 能堵死，而坏一根U形管相当于坏两根管，报 废率较高。
换热设备培训学习课件(PPT45张)
供热温度不能满足要求
原因
① 一次侧介质流量不足，导致热侧温差 大，压降小。 ② 冷侧温度低，并且冷、热末端温度低 ③ 并联运行的多台板式换热器流量分配 不均。 ④换热器内部结垢严重。
供热温度不能满足要求
处理办法
① 增加热源的流量或加大热源介质管路 直径。 ② 平衡并联运行的多台板式换热器的流 量。 ③拆开板式换热器清洗板片表面结垢。
串液
原因
① 由于板材选择不当导致板片腐蚀产生 裂纹或穿孔。 ②操作条件不符合设计要求。 ③ 板片冷冲压成型后的残余应力和装配 中夹紧尺寸过小造成应力腐蚀。 ④板片泄漏槽处有轻微渗漏，造成介质中 有害物质(如cl)浓缩腐蚀板片，形成串液。
串液
处理办法
① 更换有裂纹或穿孑L板片，在现场用透 光法查找板片裂纹。 ②调整运行参数，使其达到设计条件。 ③换热器维修组装时夹紧尺寸应符合要求， 并不是越小越好。 ④ 板片材料合理匹配。
三、换
● 热量能有效地从一种流体传递到另一种流体，即传
热效率高，单位传热面上能传递的热量多。
● 换热器的结构能适应所规定的工艺操作条件，运转
安全可靠，密封性好，清洗、检修方便，流体阻力小。
● 价格便宜，维护容易，使用时间长。
◆ 换热器选型应考虑的因素
● 流体的性质。 ● 换热介质的流量、操作温度、压力。
第三节 其他类型换热设备简介
一、板面式换热器
◆ 螺旋板式换热器
螺旋板换热器的结构是由两张平行的钢板在专用的 卷床上卷制而成，它是具有一对螺旋通道的圆柱体，再 加上顶盖和进出口接管而构成的。
螺旋板换热器结构形式
Ⅲ型螺旋板换热器
◆ 板式换热器
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提高传热系数 k 值
1 1 1
k 1 2
提高 k 值的途径：
减小管径，降低壁厚，增大换热面积，增大α换热系数
措施：
改变管径：
原管径φ38×3 42×3.5 改为 φ19 ×2 25×2.5
增加导流和阻流装置，增大α2换热系数，提高容积利用系 数
工作原理：
利用换热器内外管进行冷、 热介质换热
没有贮热空间
用途：
主要用于建筑采暖系统， 或与贮热设备配套用于热 水供应系统
特点——
效率高，体积小， 但无贮热调节容积， 出水温度不稳定 水头损失大，
工作原理
板式换热器由传热板片、密封垫片、 框架和夹紧螺栓等组成。
密封垫片采用粘接，点粘或挂接 的方式固定于板片上，通过夹紧螺 栓，将安装在固定压紧板和活动压 紧板中间的若干张板片和密封垫片 夹紧，相邻两板片间就形成了流体 通道，
两种冷热不同的流体分别在同一板 片两侧的通道中流过，高温流体通 过板片将热量传递给低温流体，从 而实现换热的目的。
特点：
传热效率高、结构紧凑、操作灵 活、维修清洗方便。
特点：
具有自动调温控制器 换热系数大 体积小，换热、贮热 节能 无污染
特点：
热媒与冷水直接混合加热 形成供水
工作过程：
HRV01/02半容积式换热器
内循环泵——换热器的核心部件
作用：1Biblioteka 提高被加热水通过换热器流速，提高换热系数
2）克服被加热水流经换热器的阻力损失
3）使加热水在换热器和贮水罐内循环，容积利用率 高，可达100％
特点：
1）容积利用率100％ 2）传热系数大 3）被加热水阻力损失小 4）换热器体积小，是容积式的1/2~1/3 5）节能，占地面积小，工程造价低。
底部加热， 对流传热 存在死水区
优点——
1）具有调节贮备容积，出水温度稳定，供 水安全可靠。
2）水头损失小，对热媒要求不严 3）结构简单，管理方便
缺点——
传热效果差，容积利用率低，不节能
死水区占20~30%
水质易受污染。 串联运行，占地面积大
构造：由壳体、换热管、导流板组成 特点：
1）效率高，换热效果好；
满足使用热水的水温、水量要求，供热安全、可靠；
2）生活热水侧阻力损失小，有利于冷热系统平 衡；
3）安全可靠、操作维修方便
4）节能，节省用房；投资少，运行管理方便
评价指标
传热系数k、阻力降、换热器效能、单位传热 面积价格
选型考虑因素：
传热效率、动力消耗、阻力、价格
快速式
特点：无贮热调节功能
——按工作原理划分
间壁式
固体壁面将热媒和被加热的冷 水隔开，通过对流和热传导传 递热量的换热设备叫间壁式换 热器。
热媒可以循环使用
混合式
热媒和被加热水直接接触混合
热媒不循环使用
——按换热器构造划分
管壳式 板式 螺旋板式
1）传统的容积式换热器
2）新型卧式容积式换热器
特点：
换热容积大，可提前加热；
要求有≮30～40min最大时耗热量的贮热容积
1）提高传热系数 k 值
盘管传热系数是U形管换热系数的 1.4 ~ 1.3 倍
2）提高容积利用率：达到 95 ％ 3）自动除垢
盘管换热器缺点
1）热媒易短路 2）汽－水换热时易产生噪音 3）管路振动易脱焊
特点：
换热与贮热部分完全分开
基本构造：
贮热水罐 内藏式快速换热器 内循环泵
Ｐｇ规定为0.6,1.0，1.6ＭＰａ；
允许工作温度： 碳钢为－２０～２００℃， 不锈钢为－２０～２５０℃。
选用设备时，应通过适当的工艺计算，使设备通 道内的流体达到湍流状态（一般液体流速＞＝１ m／ｓ，)
设备可卧放或立放，但用于蒸气冷凝时只能立放；
热媒、冷水——热交换设备中的流体
热媒——指用于加热冷水的蒸汽或高温水。 冷水——待加热的水。
热交换设备——又称换热设备或换热器
将热媒热量传递给冷水的设备 热交换设备的主要部件——加热器
U型管加热器 盘管加热器
容积式：
特点：具有换热与贮热功能、贮存热水多
半容积式
特点：换热与贮热分开
半即热式
特点：自动控温，贮热容积小
厌氧生物处理中的加热系统
产品特点：
该换热器属于改进型、快速换热 器，传热系数高、换热量大，是 传统容积式换热器的5-8倍。
适用范围：
广泛适用于一般工业及民用建筑 的热水供应，
如宾馆、饭店、医院、疗养院、体 育场所及工矿、小区集中供热等，
具有快速、节能、运行可靠等优 点。式换热器
传热系数高 公称压力
3）新型立式容积式换热器
4）浮动盘管容积式换热器
提问：
传统式与新型容积式换热器构造上有和不同
1）传统的容积式换热器
功能——具有加热、贮备热水两种功能 构造——由壳体、换热管组成
壳体材料是碳素钢 U形管是无缝钢管20、黄铜管H62
工作原理
热媒：蒸汽或高 温热水
出口温度小于 75℃
§1 换热设备的功能和分类 §2 常用换热器的构造和特点 §3 换热器的适用条件和选择 §4 换热器的计算
1、换热设备的用途 2、几个基本概念 3、换热设备分类
按贮热容积划分 按工作原理划分 按换热器构造划分
功能：
温度不同的两种流体相互交换热量的设备 叫换热设备,又称换热器。
用途： 建筑给水排水中的热水供应系统
改进方法
加热器采用交错双盘管结构 容积罐内设导流装置
特点：
传热系数k值高 容积利用率高，节能 系统简化，不需二级串联
特点：采用螺旋盘管换热器，换热
面积大，换热量大。
盘管构造
螺旋盘管 分配器 （或集水短管）
分配器作用：
均匀分配热媒 有阻尼，防止共振
盘管换热器优点
加热快，效率高，噪声低， 无振动，安全方便成本低
用途：
用于用量不大的一次性加 热或循环加热系统，如浴 池、游泳池。
常用换热器的类型 容积式换热器 半容积式换热器 半即热式换热器 快速式换热器 混合式换热器
1、选择换热器的基本要求 2、换热器性能评价指标 3、换热器的适用条件 4、换热器的选型