换热器基本知识分解
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。
换热器基本知识
一、换热器的结构型式有哪些？换热器是很多工业部门广泛应用的一种常见设备，通过这种设备进行热量的传递，以满足生产工艺的需要。
可按用途、换热方式、结构型式三种不同的方法进行分类。
按结构型式分类如下：换热器分为管式换热器、板式换热器、新型材料换热器和其他型式的换热器。
管式换热器又分为：套管式换热器、管壳式换热器、沉浸式换热器、喷淋式换热器和翅片管式换热器。
板式换热器又分为：夹套式换热器、平板式换热器、伞板式换热器、螺旋板式换热器、板翅式换热器和板壳式换热器。
新型材料换热器分为：石墨换热器、聚四氟乙烯换热器、玻璃换热器和钛材及其他稀有金属材料换热器。
其他形式的换热器包括回转式换热器和热管。
二、换热器管为什么会结垢？如何除垢？因为换热器大多是以水为载热体的换热系统，由于某些盐类在温度升高时从水中结晶析出，附着于换热管表面，形成水垢。
在冷却水中加入聚磷酸盐类缓冲剂，当水的PH值较高时，也可导致水垢析出。
初期形成的水垢比较松软，但随着垢层的生成，传热条件恶化，水垢中的结晶水逐渐失去，垢层即变硬，并牢固地附着于换热管表面上。
此外，如同水垢一样，当换热器的工作条件适合溶液析出晶体时，换热管表面上即可积附由物料结晶形成的垢层；当流体所含的机械杂质有机物较多、而流体的流速又较小时，部分机械杂质或有机物也会在换热器内沉积，形成疏松、多孔或胶状污垢。
换热器管束除垢的方法主要有下列三种。
一、手工或机械方法当管束有轻微堵塞和积垢时，借助于铲削、钢丝刷等手工或机械方法来进行清理，并用压缩空气，高压水和蒸汽等配合吹洗。
当管子结垢比较严重或全部堵死时，可用管式冲水钻（又称为捅管机）进行清理。
二、冲洗法冲洗法有两种。
第一种是逆流冲洗，一般是在运动过程中，或短时间停车时采用，可以不拆开装置，但在设备上要预先设置逆流副线，当结垢情况并不严重时采用此法较为有效。
第二种方法是高压水枪冲洗法。
对不同的换热器采用不同的旋转水枪头，可以是刚性的，也可以是绕性的，压力从10MPa至200ＭＰa自由调节。
换热器基础知识
板式换热器的主要特点是: 1) 传热系数高
板式换热器具有较高的传热系数，一般约为管壳式换热 器的3～5倍。主要原因是板片的波纹能使流体在较小的流速 下产生湍流，湍流效果明显（雷诺数约为150时即为湍流）， 故能获得较高的传热系数。
2)对数平均温差大
板式换热器两种流体可实现纯逆流，一般为顺流或逆流 方式。但在管壳式换热器中，两种流体分别在壳程和管程内 流动,总体上是错流的流动方式,降低了对数平均温差。板式 换热器能实现温度交叉，末端温差能达到1℃；管壳式换热 器末端温差只能达到5℃ 。
对于介质是否具有腐蚀性，是否含有纤维或颗粒等易堵 塞物，是否容易结垢等物性，也是换热器选型要考虑的关键 因素。如果介质具有腐蚀性，就要合理选择耐腐的换热材料。 如果介质含有纤维或颗粒等易堵塞物，由于板式换热器流道 较小，就更容易堵塞和磨损。如果介质容易结垢，就应选择 容易拆卸和清洗的换热器。
3.2、提高换热效率的途径——强化传热过程
3）NTU大
NTU表示相对于流体热容流量，换热器传热能力的大小。
例如对于已定的传热系数K和热容量 GCp值，NTU的大小就意 味着换热器尺寸的大小，即传热面积的大小。管壳式换热器 的NTU约为0.2～0.3（平均0.25）。板式换热器的NTU约为 1.0~3.0（平均2.0），因此板式换热器结构紧凑、体积小。
在列管换热器中，由于管内外流体温度不同，使管束和 壳体的受热程度不同，导致它们的热膨胀程度出现差别。若 两种流体温差较大，就可能由于热应力而引起设备变形，管 子弯曲甚至破裂，严重时从管板上脱落。因此，当两种流体 的温度超过50℃时，就应当从结构上考虑热膨胀的影响，采 取相应的热补偿措施。根据热补偿方式的不同，列管换热器 分为三种形式：
换热器基础知识.doc
基础知识一、板式换热器：一）、优点：传热效率高，对数温差大。
重量轻，占地面积小，清洗方便，容易改变换热面积或流程组合，适用于多种介质换热。
二）、缺点：工作压力v2Mpa,工作温度V200°C不适用于易堵塞介质。
承温：・160°C~225°C承压：35bar技术参数：板材：AISI316/SUS304等钎焊剂：纯度99.9%铜或银接口连接方式：螺纹、焊接、法兰等。
垫片材料EPDM、NBR胶片。
二、空气换热器：钢制绕片翅片管散热器三、容积式换热器注：碳钢在70%以上的浓硫酸中腐蚀轻微，60%以下稀硫酸中腐蚀严重。
铅对65%以下稀硫酸中耐腐蚀性强，在浓硫酸中腐蚀严重。
硝酸，强烈腐蚀铜，不腐蚀不锈钢，盐酸，腐蚀铜，也腐蚀不锈钢，氯离子，使不锈钢产生晶间腐蚀，变脆。
换热器选型主要因素:1、热负荷及流量大小2、流体的性质3、温度、压力及允许压降的范围4、对清洗、维修的要求5、设备结构、维修的要求6、价格、使用安全性和寿命7、其他：结构强度，材料来源，加工条件，密封性, 安全性等8、板版材质有不锈钢、钛及钛合金、银及鎳铜合金、310S等材B30合金、哈氏合金、蒙乃尔合金、换热器技术问答1.换热设备如何分类？答：按《石油化工总公司设备分类目录》可分为：（1）管壳式换热器(2)套管式换热器(3)水浸式换热器(4)喷淋式换热器(5)凹转（蛇管）式换热器(6)板式换热器(7)板翅式换热器(8)管翅式换热器(9)废热锅炉(10)其他2.换热器是如何传热的？答：在故普遍的间壁式换热器中，主要是传导和对流两种传热方式。
热流体先用对流给热的方式将热最传给管壁的一侧，再以传导的方式将热最从管壁一侧传过另一•侧，最后管壁另一侧乂以对流给热方式将热量传给了冷流体，从而完成了换热器的传热过程。
3.介质流速对换热效果有何影响？答：介质在换热器内的流速越人，其传热系数也越人。
因此提高介质在换热器内的流速可以大大提高换热效果，但增加流速带来的负面影响是增大了通过换热器的压力降，增加了泵的能量消耗，所以要有一定的适宜范围。
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。
换热器网络综合知识点总结
换热器网络综合知识点总结一、换热器的工作原理换热器的基本工作原理是利用两种或多种不同温度的物质间的热传递，使其温度相等或接近的过程。
通过换热器，热能可以从一个物体传递到另一个物体，从而实现加热或降温的目的。
换热器可以实现的热传递方式包括传导、对流和辐射。
传导是指热量通过固体或流体中分子的直接传递，而对流是指热量通过流体的运动传递。
辐射则是指热量通过电磁波传递。
在换热器中，通常会同时存在传导、对流和辐射的热传递方式。
二、换热器的分类根据不同的工作原理和结构特点，换热器可以分为许多种类。
常见的换热器包括壳管换热器、板式换热器、管板换热器等。
壳管换热器是一种常见的换热器类型，它由壳体和管束组成。
壳体内装有多根管子，通过管子内流体的流经实现热交换。
壳管换热器的结构简单，适用范围广泛，在工业生产中应用较为广泛。
板式换热器是另一种常见的换热器类型，它由许多平板组成。
通过板与板之间的接触实现热交换。
由于其结构紧凑，换热效率高，板式换热器在一些特殊的工况下有着独特的应用优势。
除了壳管换热器和板式换热器外，还有许多其他种类的换热器，如管板换热器、螺旋板换热器、换向换热器等。
每种换热器都有其适用的工况和特点，需要根据具体的使用需求选择合适的换热器类型。
三、换热器的性能参数换热器的性能参数是评价换热器性能优劣的重要指标，主要包括传热系数、热负荷、热效率等。
这些性能参数直接影响到换热器的工作效果和能耗。
传热系数是换热器的重要性能参数之一，它反映了换热器单位面积上的热交换能力。
传热系数越大，换热器的传热效率就越高。
传热系数受到流体性质、流体流动状态、换热器结构等多种因素的影响，通过对这些因素的分析和优化，可以提高传热系数，提高换热器的传热效率。
热负荷是换热器的另一个重要性能参数，它反映了换热器所能处理的热量大小。
热负荷越大，换热器所能处理的热量就越多。
换热器的热负荷受到换热器结构、流体流动状态、入口温度等因素的影响，通过对这些影响因素的控制和优化，可以提高换热器的热负荷，提除了传热系数和热负荷外，换热器的热效率、压降、耐腐蚀性等性能参数也是评价换热器性能优劣的重要指标，针对这些性能参数进行研究和优化，可以提高换热器的工作效果和使用寿命。
十一种换热器工作原理和特点图文讲解
十一种换热器工作原理和特点图文讲解一、换热器1、U形管式换热器每根管子都弯成U形，固定在同一侧管板上，每根管可以自由伸缩，也是为了消除热应力。
性能特点：（1）优点此类换热器的特点是管束可以自由伸缩，不会因管壳之间的温差而产生热应力，热补偿性能好；管程为双管程，流程较长，流速较高，传热性能较好；承压能力强；管束可从壳体内抽出，便于检修和清洗，且结构简单，造价便宜。
（2）缺点是管内清洗不便，管束中间部分的管子难以更换，又因最内层管子弯曲半径不能太小，在管板中心部分布管不紧凑，所以管子数不能太多，且管束中心部分存在间隙，使壳程流体易于短路而影响壳程换热。
此外，为了弥补弯管后管壁的减薄，直管部分需用壁较厚的管子。
这就影响了它的使用场合，仅宜用于管壳壁温相差较大，或壳程介质易结垢而管程介质清洁及不易结垢，高温、高压、腐蚀性强的情形。
2、沉浸式蛇管换热器沉浸式蛇管换热器以蛇形管作为传热元件的换热器，是间壁式换热器种类之一。
根据管外流体冷却方式的不同，蛇管式换热器又分为沉浸式和喷淋式。
（1）优点这是一种古老的换热设备。
它结构简单，制造、安装、清洗和维修方便，便于防腐，能承受高压，价格低廉，又特别适用于高压流体的冷却、冷凝，所以现代仍得到广泛应用。
（2）缺点由于容器体积比管子的体积大得多、笨重、单位传热面积金属耗量多，因此管外流体的表面传热系数较小。
为提高传热系数，容器内可安装搅拌器。
3、列管式换热器冷流体走管内，热流体经折流板走管外，冷、热流体通过间壁换热。
性能特点：列管式换热器的结构比较简单、紧凑、造价便宜，但管外不能机械清洗。
此种换热器管束连接在管板上，管板分别焊在外壳两端，并在其上连接有顶盖，顶盖和壳体装有流体进出口接管。
通常在管外装置一系列垂直于管束的挡板。
同时管子和管板与外壳的连接都是刚性的，而管内管外是两种不同温度的流体。
因此，当管壁与壳壁温差较大时，由于两者的热膨胀不同，产生了很大的温差应力，以至管子扭弯或使管子从管板上松脱，甚至毁坏换热器。
换热器设计知识点
换热器设计知识点换热器是一种广泛应用于工业领域的设备，用于实现不同流体之间的热量传递。
它的设计是一项复杂的工作，需要考虑多个因素和知识点。
本文将介绍换热器设计中常用的一些知识点，并探讨它们的应用。
一、热传导与对流传热换热器的主要功能是通过热传导和对流传热来实现热量的交换。
热传导是指通过固体介质的分子振动和碰撞使得热量传递的过程。
对流传热则是通过流体的对流运动来实现热量的传递。
在换热器设计中，我们需要考虑热传导和对流传热的传热系数。
传热系数与换热器设计的效率密切相关，因此需要合理选择换热介质、设计换热器的结构和形状，以最大程度地提高传热系数。
二、换热器的热负荷计算在进行换热器设计之前，首先需要计算换热器的热负荷。
热负荷是指单位时间内热量传递的量，可以通过测量流体的温度、流量和热容来计算。
在进行热负荷计算时，需要考虑流体的物性参数、流体的传热特性以及流体在换热过程中的温度变化。
通过合理的计算方法和模型，可以得出准确的热负荷值，为换热器的设计提供基础数据。
三、传热表面积的确定传热表面积是指用于热量交换的有效表面积，是换热器设计中的重要参数。
在确定传热表面积时，需要考虑热负荷、传热系数以及流体的速度等因素。
为了提高传热效率，需要在保证传热表面积足够的前提下，尽量减小换热器的体积。
因此，在换热器设计中，需要根据实际情况和要求，选择合适的表面积大小，以实现最佳的换热效果。
四、流体流动与阻力损失流体流动是换热器设计中的重要考虑因素之一。
流体的流动情况直接影响了热传导和对流传热的效率。
在换热器的设计中，我们需要考虑流体的流速、流道的形状和结构以及流体在流动过程中的阻力损失。
通过合理的设计，可以实现流体的顺畅流动，并尽量减小阻力损失，提高整个系统的效率。
五、材料的选择与耐久性考虑在换热器设计中，材料的选择是至关重要的。
换热器需要能够承受高温、高压以及化学腐蚀等不同的工作环境。
因此，在选择换热器的材料时，需要考虑材料的热传导性能、耐腐蚀性能以及机械强度等因素。
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管壳式换热器
优点
结构坚固，对压力和温度的 适用范围大。
管内清洗方便，清洁流体宜 走壳程。
处理量大。
缺点
传热效率、结构紧凑性、 单位换热面积的金属耗 量等不如新型换热器。
管壳式换热器的类型
由于管内外流体的温度不同，因之换热器的壳体与管束的温度 也不同。如果两温度相差很大，换热器内将产生很大热应力， 导致管子弯曲、断裂，或从管板上拉脱。因此，当管束与壳体 温度差超过50℃时，需采取适当补偿措施，以消除或减少热应 力。根据所采用的补偿措施，管壳式换热器可分为以下几种主 要类型：
• （4）冷凝器：蒸馏塔顶物流的冷凝或者反应器冷凝循环回流的 设备。
• （5）蒸发器：专门用于蒸发溶液中水分或者溶剂的设备。 • （6）过热器：对饱和蒸汽再加热升温的设备。 • （7）废热锅炉：由工艺的高温物流或者废气中回收其热量而产
生蒸汽的设备。 • （8）换热器：两种不同温位的工艺物流相互进行热交换能量的
面积的金属消耗量等方面都不如其它新型换热器，但 它具有结构坚固、可靠、适应性强、易于制造、能承 受较高的操作压力和温度等优点。在高温、高压和大 型换热器中，管式换热器仍占绝对优势，是目前使用 最广泛的一类换热器。
1. 蛇管式换热器
蛇管式换热器是由金属或非金属管子，按需要弯曲成 所需的形状，如圆形、螺旋形和长的蛇形管。它是最早 出现的一种换热设备，具有结构简单和操作方便等优点。 根据管外流体冷却方式的不同，蛇管式换热器又分为沉 浸式和喷淋式。
换热器的基本知识
一、换热器的分类
1.定义：是实现将热能从一种流体转至另一种流
体的设备，是许多工业部门的通用设备。
2.换热器的分类
（1）换热器的种类很多，就换热原理来分，可以分为三 大类
• 间壁式换热器：冷、热流体被固体传热表面隔开，而 热量的传递通过固体传递面而进行。
• 直接接触式换热器：冷、热流体直接接触进行热量交 换。
（1）沉浸式蛇管换热器
沉浸式蛇管换热器
沉浸式蛇管式换热器
• 蛇管沉浸在盛有流体的容器内，一种流体在容器中流动，另 一种流体在蛇管内流动，两者通过蛇管壁进行换热
• 蛇管多以金属管子弯绕而成，或由弯头、管件和直管连接组 成，也可制成适合不同设备形状要求的蛇管。使用时沉浸在 盛有被加热或被冷却介质的容器中，两种流体分别在管内、 外进行换热。
• 优点：结构简单，造价低廉，操作敏感性较小，管子可承受 较大的流体介质压力。但是，由于管外流体的了流速很小， 因而传热系数小，传热效率低，需要的传热面积大，设备显 得笨重。沉浸式蛇管换热器常用于高压流体的冷却，以及反 应器的传热元件。
• 缺点：管外流体的流速小，传热系数小，传热效率低，需要 的传热面积
• 优点：与沉浸式相比，该换热器便于检修和清洗。管外流体 的传热系数大，且便于检修和清洗。
• 缺点：是占地较大，水滴溅洒到周围环境，且喷淋不易均匀 。冷却水用量较大，有时喷淋效果不够理想。
2.套管式换热器
冷溶液进
冷溶液出 热溶液进
套管式换热器原理
• 以同心套管中的内管作为传热元件的换热器。两种 不同直径的管子套在一起组成同心套管，每一段套管 称为“一程”，程的内管（传热管）借U形肘管，而 外管用短管依次连接成排，固定于支架上。热量通过 内管管壁由一种流体传递给另一种流体。通常，热流 体（A流体）由上部引入,而冷流体（B流体）则由下 部引入。套管中外管的两端与内管用焊接或法兰连接 。内管与U形肘管多用法兰连接,便于传热管的清洗和 增减。每程传热管的有效长度取4～7米。这种换热器 传热面积最高达18平方米，故适用于小容量换热。当 内外管壁温差较大时,可在外管设置U形膨胀节或内外 管间采用填料函滑动密封，以减小温差应力。管子可 用钢、铸铁、陶瓷和玻璃等制成，若选材得当，它可 用于腐蚀性介质的换热。
套管式换热器的特点
结构简单，可利用标准管件。
优点
两种流体都可在较高温度和 压力下换热，传热系数大。
缺点
传热面积可根据需要增减。
单位换热面积金属耗量大， 价格较高。
检修、清洗不便。
3.管壳式换热器(列管式换热器)
管壳式换热器
• 管壳式换热器是目前用得最为广泛的一种换热器，主要是由壳体、传 热管束、管板、折流板和管箱等部件组成，壳体多为圆筒形，内部放 置了由许多管子组成的管束，管子的两端固定在管板上，管子的轴线 与壳体的轴线平行。进行换热的冷热两种流体，一种在管内流动，称 为管程流体;另一种在管外流动，称为壳程流体。为了增加壳程流体的 速度以改善传热，在壳体内安装了折流板。折流板可以提高壳程流体 速度，迫使流体按规定路程多次横向通过管束，增强流体湍流程度。
• 蓄热式换热器：冷、热流体交替通过传热表面，冷流 体通过时贮存冷量，热流体通过时取走冷量。
Tt间壁式来自tT 直接接触式
热流体 蓄热式
（2）按工艺功能分类
• （1）冷却器：冷却工艺物流的设备。冷却剂有水、氨、氟利昂 等。
• （2）加热器：加热工艺物流的设备。加热介质有水蒸汽、导热 油、熔盐等。
• （3）再沸器：用于蒸发蒸馏塔底部的物料设备；分热吸式和动 力循环式再沸器。
• 使用：沉浸在盛有被加热或被冷却介质容器中，两种流体分 别在管内、外进行换热。
(2)喷淋蛇管式换热器
直管
水槽
喷淋式冷却器
喷淋蛇管式换热器
• 将蛇管成排的固定在钢架上，被冷却的流体在管内流动，冷 却水由管排上方的喷淋装置均匀淋下。与沉浸式相比较，喷 淋式蛇管换热器主要优点是管外流体的传热系数大，且便于 检修和清洗。其缺点是体积庞大，冷却水用量较大，有时喷 淋效果不够理想。
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