间壁式换热器
间壁式换热器
产品特点
产品特点
间壁式换热器的特点是冷，热两流体被一层固体壁面（管或板）隔开，不相混合，通过间壁进行热交换。
类型
01
板式换热器
02
夹套式换热 器
03
沉浸式蛇管 型
04
喷淋式换热 器
06
管壳式换热 器
05
套管式换热 器
板式换热器
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，通过半片进行热量交换。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。在相同压力损失情况下， 其传热系数比管式换热器高3-5倍，占地面积为管式换热器的三分之一，热回收率可高达90%以上。
套管式换热器
套管式换热器是由直径不同的直管制成的同心套管,并由U形弯头连接而成.在这种换热器中,一种流体走管内, 另一种流体走环隙,两者皆可得到较高的流速,故传热系数较大.另外,在套管换热器中,两种流体可为纯逆流,对数 平均推动力较大。套管换热器结构简单,能承受高压,应用亦方便(可根据需要增减管段数目).特别是由于套管换 热器同时具备传热系数大,传热推动力大及能够承受高压强的优点,在超高压生产过程(例如操作压力为3000大气 压的高压聚乙烯生产过程)中所用的换热器几乎全部是套管式。
清洗工艺
清洗工艺
1．隔离设备系统，并将换热器里面的水排放干净。 2．采用高压水清洗管道内存留的淤泥、藻类等杂质后，封闭系统。 3．在隔离阀和交换器间装上球阀（不小于1英寸=2.54厘米），进水和回水口都应安装。 4．接上输送泵和连接导管，使清洗剂从换热器的底部泵入，从顶部流出。 5．开始向凝汽器里泵入所需要的清洗剂（比例可根据具体情况调整）。 6．反复循环清洗到推荐的清洗时间。随着循环的进展和沉积物的溶解，反应时产生的气体也会增多，应随 时通过放气阀将多余的空气排出。随着空气的排出，换热器内的空间会增大，可加入适当的水，不要一开始就注 入大量的水，可能会造成水的溢出。 7．循环中要定时检查清洗剂的有效性，可以使用PH试纸测定。如果溶液保持在PH值2‐3时，那么清洗剂仍 然有效。如果清洗剂的PH值达到5‐6时， 8．达到清洗时间后，回收清洗溶液。并用清水反复冲洗交换器，直到冲洗干净至中性，用PH试纸测定PH值 6~7。
传热学10.4 间壁式换热器的热设计
12换热器热计算分两种情况：设计计算和校核计算(1)设计计算：设计一个新的换热器，以确定所需的换热面积⑵校核计算：对已有或已选定了换热面积的换热器，在非设 计工况条件下，核算他能否胜任规定的新任务。
换热器热计算的基本方程式是传热方程式及热平衡式mt kA ∆=Φ)()(22221111t t c q t t c q m m '-''=''-'=Φ),,,(c c h hm t t t t f t ''''''=∆中的三个，，，以及c c h hc mc h mh t t t t c q c q A k ''''''Φ,,,,,8个未知数对于设计计算而言，给定的是 ，以及进出口温度中的三个，最终求对于校核计算而言，给定的一般是 ，以及2个进口温度，待求的是c mc h mh c q c q ,cmc h mh c q c q A ,,A k ,ch t t ''''，31平均温差法：就是直接应用传热方程和热平衡方程进行热 计算，其具体步骤如下：对于设计计算（已知 ，及进出口温度中的三个，求 ）⑴初步布置换热面，并计算出相应的总传热系数k⑵根据给定条件，由热平衡式求出进、出口温度中的那个待定的温度⑶由冷热流体的4个进出口温度确定平均温差⑷由传热方程式计算所需的换热面积A，并核算换热面流体的流动阻力⑸如果流动阻力过大，则需要改变方案重新设计。
c mc h mh c q c q ,A k ,m t4对于校核计算（已知 ，及两个进口温度，求 ）⑴先假设一个流体的出口温度，按热平衡式计算另一个出口温度⑵根据4个进出口温度求得平均温差⑶根据换热器的结构，算出相应工作条件下的总传热系数k⑷已知kA和 ，按传热方程式计算在假设出口温度下的⑸根据4个进出口温度，用热平衡式计算另一个 ，这个值和上面的 ，都是在假设出口温度下得到的，因此，都不是真实的换热量⑹比较两个 Φ 值，满足精度要求，则结束，否则，重新假定出口温度，重复(1)~(6)，直至满足精度要求。
换热器按传热方式和结构分类
换热器按传热方式和结构分类
根据热量传递方法不同，换热器可以分为间壁式、直接式和蓄热式。
间壁式换热器是化工生产中采用最多的一种，温度不同的两种流体隔着液体流过的器壁（管壁）传热，两种液体互不接触，这种传热办法最适合于化工生产。
因此，这种类型换热器使用十分广泛，型式多样，适用于化工生产的几乎各种条件和场合。
直接接触式换热器，是两种（冷和热）流体进入换热器后，直接接触传递热量，传热效率高，但使用受限制，只适合于允许这两种流体混合的场合，如配设冷凝器等。
蓄热式换热器，是一个充满蓄热体的空间（蓄热室）温度不同的两种流体先后交替地通过蓄热室，实现间接传热。
由于化工生产中绝大多数使用的是间壁式传热，因此以此类换热器为选用设计的主要对象。
间壁式换热器根据间壁的形状，又可分为管壁传热的管壳式和板壁传热的板式换热器，或称为紧凑式换热器。
管壳式换热器是使用得较早的换热器，通常将小直径管用管板组成管束，流体在管内流动，管速外再加一个外壳，另一种流体在管间流动，这样组成一个
管壳式换热器。
其结构简单，制造方便，选用和试用的材料很广泛，处理能力大，清洗方便，适应性强，可以在高温高压下试用，生产制造和操作都有较成熟的经验，型式也有所更新改进，这种换热器使用一直十分普遍。
根据管束和外壳的形状不同，又可分为固定管板、浮头管束、U形管束、填料函管束以及套管（杯）式、蛇管式等。
间壁式换热器课程设计
间壁式换热器课程设计一、教学目标本课程的教学目标是让学生掌握间壁式换热器的基本原理、结构形式、计算方法及应用。
在知识目标方面，学生需要了解换热器的工作原理、分类、特点及设计方法；掌握间壁式换热器的结构组成、传热过程及流动特性；熟悉换热器在工程中的应用和选型。
在技能目标方面，学生应能运用所学知识分析和解决实际工程中的换热器问题；具备换热器设计和计算的基本能力。
在情感态度价值观目标方面，培养学生对传热学的兴趣和热爱，使其认识到换热器在能源、环保等领域的的重要性和责任感。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分：第一部分介绍换热器的基本概念、分类和特点，使学生了解换热器在工程中的重要性；第二部分讲解间壁式换热器的结构形式、传热过程及流动特性，使学生掌握换热器的工作原理；第三部分阐述换热器的计算方法及应用，培养学生具备换热器设计和计算的能力；第四部分通过实际案例分析，使学生了解换热器在工程中的应用和选型。
三、教学方法为了提高教学效果，本课程将采用多种教学方法相结合的方式进行授课。
包括：讲授法、案例分析法、实验法等。
在讲授过程中，教师将结合图形、实物模型等进行生动形象的讲解，使学生更好地理解换热器的基本原理和结构；通过案例分析，使学生了解换热器在实际工程中的应用和选型；学生进行实验操作，使学生亲身体验换热器的工作过程，提高其动手能力和实践能力。
四、教学资源为了支持本课程的教学，我们将准备以下教学资源：教材、参考书、多媒体资料、实验设备等。
教材和参考书将作为学生学习的主要依据，多媒体资料用于辅助讲解和展示，实验设备用于学生的实践操作。
我们将确保教学资源的质量和数量，以丰富学生的学习体验，提高教学效果。
五、教学评估本课程的教学评估将采用多元化评价方式，全面客观地评价学生的学习成果。
评估方式包括平时表现、作业、考试等。
平时表现主要考察学生的课堂参与度、提问回答、小组讨论等，占总评的20%；作业包括课后习题和小论文，占总评的30%；考试包括期中考试和期末考试，占总评的50%。
《间壁式换热器》课件
保养措施
根据换热器的使用情况和 制造商的推荐，定期进行 润滑、紧固等保养工作。
常见问题的处理与预防
堵塞与腐蚀
定期检查并清洗换热器表面，保持水质和介质的 清洁度，以预防堵塞和腐蚀问题。
泄漏与密封失效
检查密封件和连接件是否完好，及时更换损坏的 密封件，确保密封性能。
过热与效率下降
监控换热器的运行温度和压力，防止过热和效率 下降，及时调整操作参数。
延长使用寿命
适当的维护可以防止换热 器因腐蚀、磨损等问题而 过早损坏，延长其使用寿 命。
保障生产安全
换热器故障可能导致生产 流程中断，甚至引发安全 事故，因此维护保养至关 重要。
清洗与保养的方法
定期检查
定期对换热器进行检查， 包括外观、密封件、连接 件等，以便及时发现潜在 问题。
清洗过程
根据换热器的材质和污垢 程度选择合适的清洗方法 ，如化学清洗、物理清洗 等。
对流传热原理
总结词
通过流体流动使热量从一处传递到另一处。
详细描述
对流传热是流体在运动过程中，由于流体的密度和温度梯度产生的热量传递现象。在间壁式换热器中，对流传热 发生在流体与间壁表面以及不同流速的流体之间，热量通过流体的流动传递。
辐射传热原理
总结词
通过电磁波传递能量的方式。
详细描述
辐射传热是物体以电磁波的形式发射和吸收能量，从而实现热量传递的过程。在间壁式换热器中，辐 射传热可能发生在间壁表面或流体中，但通常在高温环境下更为显著。
表面处理工艺
采用喷涂、电镀等表面处理技术，提 高换热器的抗腐蚀、抗磨损性能，延 长使用寿命。
智能化技术的应用
温度控制系统
采用智能温度传感器和控制器，实现 换热器的温度自动控制和调节，提高 换热器的稳定性和可靠性。
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。
传热学-影响间壁式换热器性能的因素及强化措施
传热学-影响间壁式换热器性能的因素及强化措施间壁式换热器主要以热传导、对流形式传热。
但管壁导热热阻较小，对传热影响不大.影响其传热过程的因素主要来自对流传热过程，其中影响较大的有以下几方面。
1)流体的种类和相变:不同的液体、气体或蒸汽的对流传热系数都不相同，牛顿型流体和非牛顿型流体也有区别。
流体有相变的传热过程，其传热机理不同于无相变过程，所以传热系数不同。
2)流体的特性:对对流传热系数影响较大的流体物性有导热系数、乳度、比热容、密度以及体积膨胀系数。
对同一种流体，流体的物性不同，对流传热系数亦不同。
3)流体的流动状态:由层流和湍流的传热机理可知，流体处于层流状态，对流传热系数较小，流体处于剧烈的湍流状态时，对流传热系数大。
4)流体流动的原因:按引起流动的原因分，对流传热分为自然对流和强制对流。
强制对流的传热系数较自然对流的传热系数大几倍甚至几十倍。
5)传热面的形状、位置和大小:传热面的形状(如管、板、环隙、翅片等)、传热面方位和布置(水平或垂直放置，管束的排列方式等)及管道尺寸(如管径和管长等)都直接影响对流传热系数。
6)流体的温度:流体的温度对对流传热的影响表现在流体温度和壁面温度之差、流体物性随温度变化的程度以及附加自然对流等方面。
此外，由于流体内部温度分布不均匀，必然导致密度的差异，从而产生附加的自然对流，这种影响又与热流方向及管子排列情况等有关。
此外，换热器在实际操作中，传热表面上常有污垢积存，对传热产生附加热阻，所以生产用的换热器要防止和减少污垢层的形成，降低其对传热效果的影响。
2·间壁式换热器传热过称的强化路径换热器传热过程的强化就是力求使换热器在单位时间内，单位传热面积传递的热量尽可能增多。
其意义在于:在设备投资及输送功耗一定的条件下，获得较大的传热量，从而增大设备容量，提高劳动生产率;在设备容量不变的情况下使其结构更加紧凑，减少占地空间，节约材料，降低成本:在某种特定技术过程中使某些特殊工艺要求得以实施等。
间壁式换热器及其热工计算方法
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1
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(2-7-3)
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2020/6/11
2.7.1 间壁式换热器的
热工计算
热质交换过程与设备. 第二章
单位管长内外表面积分别为和。此时传热系数具有如下形
式： 对外表面
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1
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对内表面：
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2.7.1 间壁式换热器的
热工计算
热质交换过程与设备. 第二章
3 平均温差
一、顺流和逆流情况下的平均温差 在《传热学》里，为了得到顺流和逆流情况下的平均
温差，我们作出以下假定：
（1）两种流体的质量流量和比热在整个传热面上保持定 值；
（2）传热系数在整个传热面上不变；
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2.7.1 间壁式换热器的
热工计算
热质交换过程与设备. 第二章
二、其它流动方式时的平均温差
除顺流、逆流外，根据流体在换热器中的安排，还有 交叉流、混合流等。对于这些复杂情况下的平均温差，理 论上可在附加一些假设条件后，用解析解法求出，但这些 解析结果均过于繁琐，在工程计算中常采用先按逆流计算
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其中
Ko Ao Ki Ai
(2-7-4) (2-7-5)
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2.7.1 间壁式换热器的
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2 板式换热器
四、 板式换热器工作原理 板式换热器由于板片波纹表面的特殊 作用，使流体沿着狭窄弯曲的通道流 动其速度的大小方向不断的改变，致 使流体在不大的流速下，激起了强烈 喘动，因而加快了流体边界层的破坏， 强化了传热过程，有效地提高了传热 能力。
2 板式换热器
1 间壁式换热器
2
常用的间壁式换热器 啤酒生产中常用的间壁式换热器有 蛇管式、夹套式、列管式、板式和 翅片式。
蛇管式换热器
蛇管式换热器
缠绕管式换热器
U型管式换热器
套管式
套管式
列管式
夹套式换热器
翅片式
板式换热器
板式换热器
板式换热器
2 板式换热器
板式换热器是一种高效热交换器，
2 板式换热器
二、板式热交换器的种类： １按结构方式分： BR 型板式换热器系列，整机 装配有普通式结构（不经常拆洗工况采用）和悬 挂式结构（拆洗较频繁的工况采用）两种。 2 按流程分：根据工艺流程组合形式可分为单流 程和多流程； 3按方向分：根据冷却和流体介质进入方向可分为 单边流和对角流；
2 板式换热器
2 板式换热器
单流程
多流程
2 板式换热器 单边流 对角流
2 板式换热器
板式热交换器与其它热交换器的区别： 板式换热器是液—液、液—汽进行热 交换的理想设备。在相同压力损失情 况下，板式换热器传热系数比管式换 热器高3—5倍，占地面积为管式换热 器的1/3，热回收率高达90%以上。
五、板式换热器的特点 1 优点 （1） 传热效率高； （2） 结构紧凑、占地面积小、金属消耗量小； （3） 设备的适应性和灵活性大； （4） 操作、维修、拆装、清洗、检修方便，卫 生条件好； （5） 应用范围广。
2 板式换热器
五、板式换热器的特点 2 缺点 （1） 密封周边长； （2） 垫圈不耐高温； （3） 允许操作压强比较低； （4） 处理量不大。 一旦发现板片结垢必须拆开清洗。
2 板式换热器
常用的板片材料：不锈钢304,316,316L,钛等； 其他板片材料：钛/鈀合金,哈氏合金 C276,254SMO,各种镍合金。 适合用途：1.不锈钢304，适用于非腐蚀性的场合。 2.不锈钢316及316L，适合于微腐蚀工况及蒸汽 换热的场合 3. 钛板适合于海水、某些电镀液及其他氯离子浓 度较高的场合 板片厚度：0.4-0.6mm是标准板厚,啤酒厂使用较 多是0.5mm 、不锈钢316及316L。
2 板式换热器
板、活动端板、 中间片、后支架、上下导杆、换热板片以 及滚轮压紧装置构成。
2 板式换热器
三、板式换热器的结构和主要部件 2 主要部件 换热板片是板式换热器的主要部件，它是 由许多以水压机冲压成凹凸波纹的薄片型 板（材料为不锈钢板片），每个板片悬挂 在定位导杆上。
任务2 板式换热器
板式换热器的结构 1固定压紧板2．连接口3．垫片4．板片5．活动压紧板 6．下导杆7．上导杆8．夹紧螺栓9．支柱
板式换热器板片
2 板式换热器
板片的材质： 板片在板式换热器中起传热媒体的作用,在 板的两侧,两种流体逆向流动, 根据流体的腐 蚀性不同,应当选择相应的耐腐蚀性好的板 片材料，在热量交换中常有一些腐蚀性、 氧化性很强的物料，因此，要求制造换热 器的材料具有抗强腐蚀性能。
任务2 板式换热器
三、板式换热器的结构和主要部件
板片四周及角孔周围压有密封垫圈槽，粘 贴密封垫片。 垫片的作用： 密封作用，防止流体的泄漏；
在两板片之间形成间隙，即流体通道，调 节垫圈厚度即可改变两片间隙流体的通道 大小。
2 板式换热器
板式换热器是由许多波纹形的传热板片，按一定 的间隔，通过橡胶垫片压紧组成的可拆卸的换热 设备。板片组装时，两组交替排列，板与板之间 用粘结剂把橡胶密封板条固定好，其作用是防止 流体泄漏并使两板之间形成狭窄的网形流道，换 热板片压成各种波纹形，以增加换热板片面积和 刚性，并能使流体在低流速成下形成湍流，以达 到强化传热的效果。板上的四个角孔，形成了流 体的分配管和泄集管，两种换热介质分别流入各 自流道，形成逆流或并流通过每个板片进行热量 的交换。
可作加热器、冷却器、杀菌器使用。
在啤酒生产中，主要用于麦芽汁和
啤酒的冷却。
2 板式换热器
一、作用： 麦汁经过煮沸打人回旋沉淀槽，分离酒花糟及热 凝固物后，应迅速进行以下处理： (1)迅速冷却，使麦汁温度达到酵母接种的要求。 (2)麦汁冷却后进行通风操作，酵母只有在吸收 了充足的氧气后，才能合成其繁殖所必需的甾醇 和不饱和脂肪酸等物质。 (3)析出和分离麦汁中的热、冷凝固物，以保证发 酵的正常进行和期望的啤酒质量。
第七节：间壁式换热器
教学内容： 间壁式换热器、板式换热器和麦汁充氧设 备。 知识目标： 1 了解板式换热器的作用和麦汁充氧设备； 2 掌握板式换热器的结构和板式换热器的板 片数计算。
1 间壁式换热器
1间壁式换热器的特点 间壁式换热器的特点是冷、热两流体被一 层固体壁面（管或板）隔开，不相混合， 通过间壁进行热交换。
2 板式换热器
六、板式换热器的流程组合 板式换热器的流程是由许多板片按一定工艺及需 方技术工作要求组装而成的。 组装时 A 板和 B 板交替排列，板片间形成网状通道四个角孔形成 分配管和汇合管，密封垫把冷热介质密封在换热 器里，同时又合理的将冷热介质分开而不致混合。 在通道里面冷热流体间隔流动，可以逆流也可以 顺流，在流动过程中冷热流体通过板壁进行热交 换。
2 板式换热器
麦汁冷却是一个物理变化过程，从理论上讲并不 复杂。但由于热、冷凝固物的析出和分离、合理 的麦汁充氧以及严格的卫生要求，实际生产中的 冷却工艺是相当复杂的。由于酵母只能在低温下 发酵，所以热麦汁必须冷却到工艺要求的发酵温 度，才能进行接种。利用板式换热器可以使麦汁 迅速冷却到酵母的接种温度，长时间的缓慢冷却 会增加啤酒中有害微生物繁殖的机会。因此，快 速冷却非常重要。麦汁冷却开始后，在60℃以前 的这一时间内，热凝固物仍然会继续析出。