第3章 高效间壁式热交换器
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最新热交换器原理与设计期末复习重点..
热交换器原理与设计题型：填空20％名词解释（包含换热器型号表示法）20％简答10％计算（4题）50％0 绪论热交换器：将某种流体的热量以一定的传热方式传递给他种流体的设备。
(2013-2014学年第二学期考题[名词解释]) 热交换器的分类：按照热流体与冷流体的流动方向分为：顺流式、逆流式、错流式、混流式按照传热量的方法来分：间壁式、混合式、蓄热式。
(2013-2014学年第二学期考题[填空])1 热交换器计算的基本原理（计算题）热容量（W＝Mc）：表示流体的温度每改变1℃时所需的热量 温度效率（P）：冷流体的实际吸热量与最大可能的吸热量的比率(2013-2014学年第二学期考题[名词解释])传热有效度（ε）：实际传热量Q与最大可能传热量Q max之比2 管壳式热交换器管程：流体从管内空间流过的流径。
壳程：流体从管外空间流过的流径。
<1-2>型换热器：壳程数为1，管程数为2卧式和立式管壳式换热器型号表示法（P43）(2013-2014学年第二学期考题[名词解释])记：前端管箱型式:A——平盖管箱B——封头管箱壳体型式:E——单程壳体F——具有纵向隔板的双程壳体H——双分流后盖结构型式:P——填料函式浮头 S——钩圈式浮头 U——U形管束管子在管板上的固定：胀管法和焊接法管子在管板上的排列：等边三角形排列（或称正六边形排列）法、同心圆排列法、正方形排列法，其中等边三角形排列方式是最合理的排列方式。
(2013-2014学年第二学期考题[填空])管壳式热交换器的基本构造：⑴管板⑵分程隔板⑶纵向隔板、折流板、支持板⑷挡板和旁路挡板⑸防冲板产生流动阻力的原因：①流体具有黏性，流动时存在着摩擦，是产生流动阻力的根源；②固定的管壁或其他形状的固体壁面，促使流动的流体内部发生相对运动，为流动阻力的产生提供了条件。
热交换器中的流动阻力：摩擦阻力和局部阻力管壳式热交换器的管程阻力：沿程阻力、回弯阻力、进出口连接管阻力管程、壳程内流体的选择的基本原则：（P74）管程流过的流体：容积流量小，不清洁、易结垢，压力高，有腐蚀性，高温流体或在低温装置中的低温流体。
换热器原理及设计大纲.pdf
（六）考核 总评成绩 =平时成绩 +课程考试成绩 +实验成绩
五、实验教学内容及其要求
1.建议安排做 6 学时的实验。
换热器综合实验 4 学时和气 -气热管换热器实验 2 学时，了解换热器实验原理及系统， 测试方法和实验的步骤，进行实验和数据处理，完成实验报告。
2.学生实验成绩占课程学习成绩的 10%。
六、建议学时分配
ห้องสมุดไป่ตู้
教
学
教
环
节
学
教
时
学
数
内
容
（一）绪论 （二）热交换器计算的基本原理 （三）管壳式热交换器 （四）高效间壁式热交换器 （五）混合式热交换器 （六）蓄热式热交换器 （七）热交换器的试验与研究
总计
随
讲
实
习
讨
上
小
堂
题
论
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七、课程考核方法与要求
本课程为考试课。学生课程总评成绩由平时成绩（
20%）、实验成绩（ 10%）和课程考
试成绩（ 70%）三部分构成。平时成绩由出勤、作业和课堂表现组成。课程考试采取闭卷笔
试。实验成绩不及格者，不允许参加课程考试。
八、建议教材与参考书 教 材：史美中，王中铮 .《换热器原理与设计》 .（第一版） .南京：东南大学出版社， 2009 参考书： [1] 钱颂文 .《换热器设计手册》 .（第一版） .北京：化学工业出版社， 2002 [2] 朱聘冠 .《换热器原理及计算》 .北京：清华大学出版社， 1987 [3] 林宗虎 ..《强化传热及其工程应用》 .（第一版） . 北京：机械工业出版社， 1987
《热交换器原理与设计》热交换器设计
由于流道长，可为完全逆流，便于控制温度和利用低温热源，操 作时允许较低的温度差，因此，在一些低温差传热的场合，采用 螺旋板换热器比较合适。
结构紧凑，制造简便，单位体积设备内的传热面积约为列管式换 热器的3倍。
操作压力和温度不能太高，尤其是所能承受的压力比较低，操作 压力只能在20atm以下，操作温度约在300-400℃以下。
37
具有的共同特点
①强化传热的凹凸形波纹； ②用以安装密封垫片的密封槽； ③介质进出的角孔； ④板片悬挂装置（缺口）； ⑤保证密封垫片压紧时对中的定 位缺口； ⑥板片组装后保持流道一定的间 隙、并使流层“网状”化的触点, 可使板片在两侧介质有压差情况 下减少板片的变形； ⑦使介质能均匀沿板片流道宽度 分布的导流槽；
1—上导杆；2—垫片；3—传热板片；4—角孔； 5—前支柱；6—固定端板；7—下导杆；8—活动端板
29
30
a 传热板片
作用： 流体在低速下发生强烈湍流,以强化传热 提高板片刚度，能耐较高的压力
类型：
人字形板
水平平直波纹板
锯齿形板
31
32
人字形波纹片
33
板片的样式
34
35
水平平直波纹
36
17
组成 传热板片
密封垫圈
压紧装置 轴及接口管等
18
板式换热器的构造
19
20
21
平板式换热器的工作原理
若干矩形板片,其上四角开有圆孔，通过圆孔外设置或不 设置圆环形垫片可使每个板间通道只留两个孔相连。
（a）平板式换热器流向示意图
b）平板式换热器板片
平板式换热器
22
工作过程
板四角开有角孔,流体由一个角孔流入，即在两块板形成的流道 中流动，而经另一对角线角孔流出（该板的另外两个角孔则由垫 片堵住），流道很窄，通常只有3～4 mm，冷热两流体的流道彼 此相间隔。为了强化流体在流道中的扰动，板面都做成波纹形。 板片间装有密封垫片，它既用来防漏，又用以控制两板间的距离。 冷热两流体分别由板的上、下角孔进入换热器，并相间流过奇数 及偶数流道，然后再从下、上角孔流出。传热板片是板式换热器 的关键元件，不同类型的板片直接影响到传热系数、流动阻力和 承受压力的能力。 板片的材料，通常为不锈钢，对于腐蚀性强的流体（如海水冷却 器），可用钛板。
结构紧凑，制造简便，单位体积设备内的传热面积约为列管式换 热器的3倍。
操作压力和温度不能太高，尤其是所能承受的压力比较低，操作 压力只能在20atm以下，操作温度约在300-400℃以下。
37
具有的共同特点
①强化传热的凹凸形波纹； ②用以安装密封垫片的密封槽； ③介质进出的角孔； ④板片悬挂装置（缺口）； ⑤保证密封垫片压紧时对中的定 位缺口； ⑥板片组装后保持流道一定的间 隙、并使流层“网状”化的触点, 可使板片在两侧介质有压差情况 下减少板片的变形； ⑦使介质能均匀沿板片流道宽度 分布的导流槽；
1—上导杆；2—垫片；3—传热板片；4—角孔； 5—前支柱；6—固定端板；7—下导杆；8—活动端板
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a 传热板片
作用： 流体在低速下发生强烈湍流,以强化传热 提高板片刚度，能耐较高的压力
类型：
人字形板
水平平直波纹板
锯齿形板
31
32
人字形波纹片
33
板片的样式
34
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水平平直波纹
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组成 传热板片
密封垫圈
压紧装置 轴及接口管等
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板式换热器的构造
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平板式换热器的工作原理
若干矩形板片,其上四角开有圆孔，通过圆孔外设置或不 设置圆环形垫片可使每个板间通道只留两个孔相连。
（a）平板式换热器流向示意图
b）平板式换热器板片
平板式换热器
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工作过程
板四角开有角孔,流体由一个角孔流入，即在两块板形成的流道 中流动，而经另一对角线角孔流出（该板的另外两个角孔则由垫 片堵住），流道很窄，通常只有3～4 mm，冷热两流体的流道彼 此相间隔。为了强化流体在流道中的扰动，板面都做成波纹形。 板片间装有密封垫片，它既用来防漏，又用以控制两板间的距离。 冷热两流体分别由板的上、下角孔进入换热器，并相间流过奇数 及偶数流道，然后再从下、上角孔流出。传热板片是板式换热器 的关键元件，不同类型的板片直接影响到传热系数、流动阻力和 承受压力的能力。 板片的材料，通常为不锈钢，对于腐蚀性强的流体（如海水冷却 器），可用钛板。
板翅式热交换器-1th
特别适合于气体等传热性能差的流体间传热 空气强迫对流换热系数可达35-350W/(m2•℃) 油强迫强迫对流换热系数可达115-1745W/(m2•℃)
水沸腾时可达1745-35000W/(m2•℃)
板翅式热交换器 板翅式换热器特点
紧凑度高
翅片为0.2-0.3mm厚的铝合金材料，布置的很密，故
其是气侧)的场合
板翅式热交换器 ③多孔翅片
在平直翅片上冲出许多圆
孔或方孔而成
开孔率一般在5-10%之间，
孔径与孔距无一定关系， 排列有长方形、平行四边 形和正三角形三种
我国目前多采用ф2.15、
ф1.7，孔距为6.5mm、 3.25mm、正三角排列
板翅式热交换器
③多孔翅片 翅片上的孔使热边界层不 断破裂、更新，提高了传 热效果
坏热边界层十分有效
在压损相同的条件下，传
热系数要比平直翅片高 30%以上
有“高效能翅片”之称
板翅式热交换器 ②锯齿形翅片
锯齿形翅片的传热性能随
翅片切开长度而变化，切 开长度越短，其传热性能 越好，但压力降增加
在传热量相同的条件下，
其压力损失比相应的平直 翅片小
普遍用于需要强化传热(尤
金制造，故特别适用于空气分离和天然气分离， 其使用压力范围也很大
在重量上比管壳式轻约15 ~50%
板翅式热交换器 板翅式换热器特点
不足之处—流道狭小，易堵塞而增大压降
隔板和翅片由很薄的铝板制成，若腐蚀造成内部
串流，则很难找到漏的地方 沉积和堵塞的场合 热器
适用于介质干净、对铝不腐蚀、不易结垢、不易 良好耐腐蚀的聚四氟乙烯材料的非金属板翅式换 不锈钢板翅式
当参加换热的两种流体的换热系数相差悬殊时，
水沸腾时可达1745-35000W/(m2•℃)
板翅式热交换器 板翅式换热器特点
紧凑度高
翅片为0.2-0.3mm厚的铝合金材料，布置的很密，故
其是气侧)的场合
板翅式热交换器 ③多孔翅片
在平直翅片上冲出许多圆
孔或方孔而成
开孔率一般在5-10%之间，
孔径与孔距无一定关系， 排列有长方形、平行四边 形和正三角形三种
我国目前多采用ф2.15、
ф1.7，孔距为6.5mm、 3.25mm、正三角排列
板翅式热交换器
③多孔翅片 翅片上的孔使热边界层不 断破裂、更新，提高了传 热效果
坏热边界层十分有效
在压损相同的条件下，传
热系数要比平直翅片高 30%以上
有“高效能翅片”之称
板翅式热交换器 ②锯齿形翅片
锯齿形翅片的传热性能随
翅片切开长度而变化，切 开长度越短，其传热性能 越好，但压力降增加
在传热量相同的条件下，
其压力损失比相应的平直 翅片小
普遍用于需要强化传热(尤
金制造，故特别适用于空气分离和天然气分离， 其使用压力范围也很大
在重量上比管壳式轻约15 ~50%
板翅式热交换器 板翅式换热器特点
不足之处—流道狭小，易堵塞而增大压降
隔板和翅片由很薄的铝板制成，若腐蚀造成内部
串流，则很难找到漏的地方 沉积和堵塞的场合 热器
适用于介质干净、对铝不腐蚀、不易结垢、不易 良好耐腐蚀的聚四氟乙烯材料的非金属板翅式换 不锈钢板翅式
当参加换热的两种流体的换热系数相差悬殊时，
高效间壁式热交换器-1th
板式热交换器
传热系数K的计算，在已知两侧对流换热系数及垢阻条件 下，仍用以往常用公式：
r1、r2为板片两侧污垢热阻，由于流动中湍流较大，不易结 垢，故污垢热阻要比一般的管壳式小。
板式热交换器
板式热交换器
对流换热系数a1及a2的计算，一般在无相变情况下板片两侧 都将保持传热相似，可按相同公式计算，如传热不相似则分 别用各自公式计算。 板式换热器放热计算的基本公式形式与管内或槽道内的对流 换热计算公式相同，湍流时为：
板式热交换器
3. 板式热交换器的热力计算程序设计 设所选单片传热面积为Fp，传热总面积为F，则 所需传热板片数为
板式热交换器 3. 板式热交换器的热力计算程序设计
(1式)
(2式)
由 2式所得结果应等于或略大于1式所得结果，这才 表明起初所选定的流程数和通道数能达到传热的要求。
如不满足，则应重选流程和通道数，这是计算中所要 进行的第一次迭代。
属板相叠而成 国外著名生产厂家有瑞典的ALFA-LAVAL
英国APV公司、日本大阪制作所等 适于医药、食品、制酒、合成纤维、造船、
化工等。
板式热交换器
1、构造和工作原理
按构造可分为可拆卸(密封垫式)、全焊式和 半焊式三类，以密封垫式应用为最广。
可拆卸板式热交换器主要由三个主要部件-
传热板片 密封垫片 压紧装置等组成
1、基本构造和工作原理
螺旋板式热交换器
1、基本构造和工作原理
Ⅱ型式 流体的流动方式与I型 相同，但通道两端交错焊 接，两端面的密封采用顶盖 加垫片的结构，螺旋体可由 两端分别进行机械清洗，故 为可拆式，主要用于气-液热 交换，工作压力为1.6MPa以 下。
螺旋板式热交换器
1、基本构造和工作原理
第三章高效间壁式换热器
牛奶的巴氏杀菌（从约 73 ℃ 的 预 热 牛 奶 加 热 到 85℃）、热回收（从85℃ 冷却到17℃）和冷却（从 17℃冷却到5℃）过程。
板式换热器的缺点
因受到板片刚度、垫片种类及沟槽结构的限制，允许的操作压力较低，一般低 于1MPa，最高为2.5MPa ； 因受垫片材质的限制，操作温度不能太高，对合成橡胶垫片，操作温度不超过 130℃，对压缩石棉垫片也应低于250℃； 因板间距小，流道截面小，流速不能过大，所以处理量较小，易于堵塞; 密封周边长， 不易密封，易泄漏； 板片的冲压成形需要大型压力机 。
3.1.1 概述
螺旋板式换热器是一种新型换热器，是由两张平行的薄钢板焊接在一块分隔板(中 心隔板)上，并卷制成一对互相隔开的螺旋形流道。两板之间焊有定距柱以维持流道的 间距，同时也增强螺旋板的刚度。螺旋板的两端焊有盖板，两端面及螺旋板上设有冷、 热流体进、出口接管。冷、热流体分别在两个螺旋形流道中流动，通过螺旋板进行热 量交换。如图所示。
3.2.1 构造和工作原理
板式换热器按构造分可拆卸（密封垫式）、全焊式和串焊式三类，密封垫式应用最广。 可拆卸板式换热器由三个主要部件－传热板片、密封垫片、压紧装置及其他一些部件，如轴、 接管等组成，如图。在固定压紧板上，交替地安放一张板片和一个垫圈，然后安放活动压紧 板，旋紧压紧螺栓即构成一台板式换热器。各传热板片按一定的顺序相叠即形成板片间的流 道，冷、热流体在板片两侧各自的流道内流动，通过传热板片进行热交换。
其他类型： 一种流体为螺旋流动，另一种为轴向流动和螺旋流动的组合
在这种组合流道中，顶部外周部分流道是密闭的，进入 的流体只有先通过中心部分轴向流动之后，才能进入螺旋流 道中流动。它主要用于蒸汽冷凝，特别是冷凝液需要过冷的 场合。
板式换热器的缺点
因受到板片刚度、垫片种类及沟槽结构的限制，允许的操作压力较低，一般低 于1MPa，最高为2.5MPa ； 因受垫片材质的限制，操作温度不能太高，对合成橡胶垫片，操作温度不超过 130℃，对压缩石棉垫片也应低于250℃； 因板间距小，流道截面小，流速不能过大，所以处理量较小，易于堵塞; 密封周边长， 不易密封，易泄漏； 板片的冲压成形需要大型压力机 。
3.1.1 概述
螺旋板式换热器是一种新型换热器，是由两张平行的薄钢板焊接在一块分隔板(中 心隔板)上，并卷制成一对互相隔开的螺旋形流道。两板之间焊有定距柱以维持流道的 间距，同时也增强螺旋板的刚度。螺旋板的两端焊有盖板，两端面及螺旋板上设有冷、 热流体进、出口接管。冷、热流体分别在两个螺旋形流道中流动，通过螺旋板进行热 量交换。如图所示。
3.2.1 构造和工作原理
板式换热器按构造分可拆卸（密封垫式）、全焊式和串焊式三类，密封垫式应用最广。 可拆卸板式换热器由三个主要部件－传热板片、密封垫片、压紧装置及其他一些部件，如轴、 接管等组成，如图。在固定压紧板上，交替地安放一张板片和一个垫圈，然后安放活动压紧 板，旋紧压紧螺栓即构成一台板式换热器。各传热板片按一定的顺序相叠即形成板片间的流 道，冷、热流体在板片两侧各自的流道内流动，通过传热板片进行热交换。
其他类型： 一种流体为螺旋流动，另一种为轴向流动和螺旋流动的组合
在这种组合流道中，顶部外周部分流道是密闭的，进入 的流体只有先通过中心部分轴向流动之后，才能进入螺旋流 道中流动。它主要用于蒸汽冷凝，特别是冷凝液需要过冷的 场合。
《间壁式换热器》课件
常规的保养和维护，减少设备出现故障的概率。
应用案例
1
化工生产
在炼油、氨纶生产、制药等多种领域有着广泛的应用，提高了生产效率，降低了 成本。
2
食品行业
用于生产乳制品、汽水、啤酒等多种食品饮料，提高了食品的生产质量。
3
暖通空调
广泛应用于暖通空调领域，能够更好地满足人们对舒适环境的需求。
总结
高效节能
间壁式换热器传热效率高，能 够有效利用热能，达到能源节 约的目的。
广泛应用
适用于多个领域，如化工、制 药、电力等工业生产中。
易安装维护
设备结构简单，操作方便，易 于维护保养，能够降低生产成 本。
未来，间壁式换热器将继续创新发展，开发出更为高效、智能化的产品，为工业生产提供更全面、高效的换热 解决方案。
优点和适用范围
高效节能
与传统换热器相比，间壁式 换热器具有高传热效率，能 够充分利用热能，达到节能 目的。
操作简便
设备结构简单，维护方便， 使用者无需过多的技术知识 即可进行操作和维护。
应用广泛
间壁式换热器适用于多个领 域， 如化工、制药、电力等 工业生产中，都有着广泛的 应用。
间壁式换热器的分类
板式
结构简单，传热效率高且易清洗 维护，被广泛应用于多种工业生 产过程中。
管式
传热范围广，管子数量多。多应 用于化工类生产工艺中。
螺旋式
结构新颖，紧凑，容易清洗和维 护，适用于小面积换热的场所。
间壁式换热器的维护和保养
1 定期清洗
清理内部沉积物和杂质，维持换热器的换热效率。
2 换热媒介必须清洗
为了保证传热效率，所有通过此设备流过的介质必须清洗干净。
《间壁式换热器》PPT课 件
应用案例
1
化工生产
在炼油、氨纶生产、制药等多种领域有着广泛的应用，提高了生产效率，降低了 成本。
2
食品行业
用于生产乳制品、汽水、啤酒等多种食品饮料，提高了食品的生产质量。
3
暖通空调
广泛应用于暖通空调领域，能够更好地满足人们对舒适环境的需求。
总结
高效节能
间壁式换热器传热效率高，能 够有效利用热能，达到能源节 约的目的。
广泛应用
适用于多个领域，如化工、制 药、电力等工业生产中。
易安装维护
设备结构简单，操作方便，易 于维护保养，能够降低生产成 本。
未来，间壁式换热器将继续创新发展，开发出更为高效、智能化的产品，为工业生产提供更全面、高效的换热 解决方案。
优点和适用范围
高效节能
与传统换热器相比，间壁式 换热器具有高传热效率，能 够充分利用热能，达到节能 目的。
操作简便
设备结构简单，维护方便， 使用者无需过多的技术知识 即可进行操作和维护。
应用广泛
间壁式换热器适用于多个领 域， 如化工、制药、电力等 工业生产中，都有着广泛的 应用。
间壁式换热器的分类
板式
结构简单，传热效率高且易清洗 维护，被广泛应用于多种工业生 产过程中。
管式
传热范围广，管子数量多。多应 用于化工类生产工艺中。
螺旋式
结构新颖，紧凑，容易清洗和维 护，适用于小面积换热的场所。
间壁式换热器的维护和保养
1 定期清洗
清理内部沉积物和杂质，维持换热器的换热效率。
2 换热媒介必须清洗
为了保证传热效率，所有通过此设备流过的介质必须清洗干净。
《间壁式换热器》PPT课 件
间壁式换热器的分类和应用分析
间壁式换热器的分类和应用分析换热器又称热交换器，是一种将热流体的部分热量传递给冷流体，使流体温度达到工艺流程规定的指标的热量交换设备。
在化工生产中换热器可作为加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器等，应用更加广泛。
换热器种类很多，但根据冷、热流体热量交换的原理和方式基本上可分三大类即：间壁式、混合式和蓄热式。
在三类换热器中，间壁式换热器应用最多。
文对几种主要的间壁式换热器的工作原理进行了分析，并指出了其适用范围，为工作人员对各种间壁式换热器正确选型和使用提供参考意见。
2. 间壁式换热器的主要类型及其特征2.1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，最初用于食品工业，50年代逐渐推广到化工等其它工业部门，现已发展成为高效紧凑的换热设备。
板式换热器是由一组金属薄板、相邻薄板之间衬以垫片并用框架夹紧组装而成，各种板片之间形成薄矩形通道，通过半片进行热量交换。
如图2.1为板式换热器矩形板片结构示意图，其四角开有圆孔，形成流体通道。
冷热流体交替地在板片两侧流过，通过板片进行换热。
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。
2.2板翅式换热器板翅式换热器是一种更为高效、紧凑、轻巧的新型换热器。
板翅式换热器的结构型式很多，但其基本结构元件相同，即在两块平行的薄金属板（平隔板）间，夹入波纹状的金属翅片，两边以侧条密封，组成一个单元体。
将带有流体进、出口的集流箱焊到板束上，就成为板翅式换热器。
板翅式换热器的主要优点是：传热性能好。
由于翅片在不同程度上促进了湍流并破坏了传热边界层的发展，故传热系数很大。
冷、热流体间的传热不仅仅以隔板为传热面，大部分热量是通过翅片传递的，结构高度紧凑，单位体积的传热面积可达2500m2/m3，最高可达4300m2/m3。
通常板翅式换热器采用铝合金制造，因此换热器的重量轻。
同时由于翅片对隔板的支撑作用，其允许的操作压力也较高，可达5MPa。
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Nanjing Normal University (NJNU) , School of Energy and Mechanical Engineering
6
3.1 螺旋板式热交换器
南京师范大学 能源与机械工程学院
Nanjing Normal University (NJNU) , School of Energy and Mechanical Engineering
Nanjing Normal University (NJNU) , School of Energy and Mechanical Engineering
16
3.2 板式热交换器
南京师范大学 能源与机械工程学院
Nanjing Normal University (NJNU) , School of Energy and Mechanical Engineering
较低雷诺数 下达到湍流
传热系数高
结构紧凑：一般板间距为4~6mm，单位体积设备可提供 的传热面为250~1000m2/m3（列管式换热器只有40~150 m2/m3）。平板式换热器的金属消耗量可减少一半以上。 具有可拆结构：可根据需要，用调节板片数目的方法增减 传热面积。操作灵活性大，检修、清洗也都比较方便。
19
3.2 板式热交换器
南京师范大学 能源与机械工程学院
Nanjing Normal University (NJNU) , School of Energy and Mechanical Engineering
20
3.2 板式热交换器
南京师范大学 能源与机械工程学院
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2
高效间壁式热交换器
螺旋板式热交换器 板式热交换器 板翅式热交换器 翅片管热交换器 热管热交换器 蒸发冷却器
微型热交换器
南京师范大学 能源与机械工程学院
Nanjing Normal University (NJNU) , School of Energy and Mechanical Engineering
14
3.1 螺旋板式热交换器
螺旋板式换热器的不足
操作压强和温度不宜太高：目前操作压力一般不超过 0.5~1MPa，温度不超过250℃。 不易检修：因整个换热器被焊成一体（Ⅰ型），一旦 损坏，修理很困难。
南京师范大学 能源与机械工程学院
Nanjing Normal University (NJNU) , School of Energy and Mechanical Engineering
螺旋板式换热器由螺旋板、隔 板、头盖、连接管等构成。
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5
3.1 螺旋板式热交换器
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7
3.1 螺旋板式热交换器
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8
3.1 螺旋板式热交换器
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15
3.2 板式热交换器
构造和工作原理
在固定压紧板上交替排列金属 薄板和垫圈，然后按放活动压 紧板，最后旋紧压紧螺栓，即 构成一台板式热交换器。两薄 板与垫圈之间空间为冷热流体 的流道。 传热板片 主要有：平直翅片、波纹翅片、锯齿翅片、多孔翅片、条片 翅片、钉状翅片。
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27
3.2 板式热交换器
板式换热器的拓展
板式热交换器（可拆式）耐温耐压性能差： 将薄板之间直接焊接，取代密封垫片连接形式（全焊式）
较低雷诺数 下达到湍流
允许大流速
1.5～2倍 传热系数高
悬浮颗粒 不易沉积 流速增加 自洁
不易结 垢堵塞
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13
3.1 螺旋板式热交换器
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25
3.2 板式热交换器
板式换热器的缺点
允许的操作压强和温度比较低：通常操作压强低于1.5MPa， 最高不超过2.0MPa，压强过高容易泄露；操作温度受垫片 材料的耐热性限制，一般不超过250℃。 另外由于两板的间距仅几毫米，流通面积较小，而流速又不 大，因而处理量较小。
9
3.1 螺旋板式热交换器
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10
3.1 螺旋板式热交换器
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螺旋板式换热器的优点
能利用温度较低的热源：由于流体流动的流道较长和 两流体可进行完全逆流，故可在较小的温差下操作， 能充分利用温度较低的热源。 结构紧凑：单位体积的传热面积为列管式的3倍，可 节约金属材料。
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26
3.2 板式热交换器
板式换热器的用途
螺旋板式换热器和平板式换热器都具有结构紧凑、材料消耗 少，传热系数大的特点，属于新型的高效紧凑式换热器。这 类换热器一般不耐高温高压，但对于压强较低（ 1.5MPa）， 温度不高（ 150℃ ）或腐蚀性强必须用贵重材料的场合，则 显示出更大的优越性，目前已广泛应用于食品、轻工和化学 等工业。
CUCD
Review and Forecast on MSW Incineration in China
热交换器原理与设计 第三章：高效间壁式热交换器
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中国·城市建设研究院
China Urban Construction Design & Research Institute
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23
3.2 板式热交换器
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24
3.2 板式热交换器
板式换热器的优点
波纹板片交叉相 叠形成复杂流动 较小的板间距
11
3.1 螺旋板式热交换器
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12
3.1 螺旋板式热交换器
螺旋板式换热器的优点
离心力的作用 定距柱的干扰
流动阻力较小 离心力的作用 流体速度较大 污垢沉积
1
高效间壁式热交换器
管壳式热交换器
优点：结构简单、造价较低、应用范围广、清洗方便、处理 能力大。 缺点：紧凑性不足。
热交换器单位体积 所具有的传热面积
间壁式热交换器
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耐温耐压能力增强，但无法拆卸
密封垫片与焊接组合形式（半焊式）
应用于两种温度和压力相差较大的流体换热场合
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28
3.3 板翅式热交换器
17
3.2 板式热交换器
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6
3.1 螺旋板式热交换器
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16
3.2 板式热交换器
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较低雷诺数 下达到湍流
传热系数高
结构紧凑：一般板间距为4~6mm，单位体积设备可提供 的传热面为250~1000m2/m3（列管式换热器只有40~150 m2/m3）。平板式换热器的金属消耗量可减少一半以上。 具有可拆结构：可根据需要，用调节板片数目的方法增减 传热面积。操作灵活性大，检修、清洗也都比较方便。
19
3.2 板式热交换器
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20
3.2 板式热交换器
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2
高效间壁式热交换器
螺旋板式热交换器 板式热交换器 板翅式热交换器 翅片管热交换器 热管热交换器 蒸发冷却器
微型热交换器
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3.1 螺旋板式热交换器
螺旋板式换热器的不足
操作压强和温度不宜太高：目前操作压力一般不超过 0.5~1MPa，温度不超过250℃。 不易检修：因整个换热器被焊成一体（Ⅰ型），一旦 损坏，修理很困难。
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螺旋板式换热器由螺旋板、隔 板、头盖、连接管等构成。
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5
3.1 螺旋板式热交换器
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7
3.1 螺旋板式热交换器
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8
3.1 螺旋板式热交换器
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15
3.2 板式热交换器
构造和工作原理
在固定压紧板上交替排列金属 薄板和垫圈，然后按放活动压 紧板，最后旋紧压紧螺栓，即 构成一台板式热交换器。两薄 板与垫圈之间空间为冷热流体 的流道。 传热板片 主要有：平直翅片、波纹翅片、锯齿翅片、多孔翅片、条片 翅片、钉状翅片。
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板式换热器的拓展
板式热交换器（可拆式）耐温耐压性能差： 将薄板之间直接焊接，取代密封垫片连接形式（全焊式）
较低雷诺数 下达到湍流
允许大流速
1.5～2倍 传热系数高
悬浮颗粒 不易沉积 流速增加 自洁
不易结 垢堵塞
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13
3.1 螺旋板式热交换器
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25
3.2 板式热交换器
板式换热器的缺点
允许的操作压强和温度比较低：通常操作压强低于1.5MPa， 最高不超过2.0MPa，压强过高容易泄露；操作温度受垫片 材料的耐热性限制，一般不超过250℃。 另外由于两板的间距仅几毫米，流通面积较小，而流速又不 大，因而处理量较小。
9
3.1 螺旋板式热交换器
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10
3.1 螺旋板式热交换器
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螺旋板式换热器的优点
能利用温度较低的热源：由于流体流动的流道较长和 两流体可进行完全逆流，故可在较小的温差下操作， 能充分利用温度较低的热源。 结构紧凑：单位体积的传热面积为列管式的3倍，可 节约金属材料。
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3.2 板式热交换器
板式换热器的用途
螺旋板式换热器和平板式换热器都具有结构紧凑、材料消耗 少，传热系数大的特点，属于新型的高效紧凑式换热器。这 类换热器一般不耐高温高压，但对于压强较低（ 1.5MPa）， 温度不高（ 150℃ ）或腐蚀性强必须用贵重材料的场合，则 显示出更大的优越性，目前已广泛应用于食品、轻工和化学 等工业。
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热交换器原理与设计 第三章：高效间壁式热交换器
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3.2 板式热交换器
板式换热器的优点
波纹板片交叉相 叠形成复杂流动 较小的板间距
11
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12
3.1 螺旋板式热交换器
螺旋板式换热器的优点
离心力的作用 定距柱的干扰
流动阻力较小 离心力的作用 流体速度较大 污垢沉积
1
高效间壁式热交换器
管壳式热交换器
优点：结构简单、造价较低、应用范围广、清洗方便、处理 能力大。 缺点：紧凑性不足。
热交换器单位体积 所具有的传热面积
间壁式热交换器
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耐温耐压能力增强，但无法拆卸
密封垫片与焊接组合形式（半焊式）
应用于两种温度和压力相差较大的流体换热场合
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28
3.3 板翅式热交换器
17
3.2 板式热交换器
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