套管式换热器图片版
热交换器
学习目标：
• • •
热交换器
了解船用热交换器的常见类型的结构、特点及应用； 了解污垢系数，顺流、逆流换热器的流体温度沿流 了解热管换热器的工作原理及应用
程变化曲线，掌握对数平均传热温差的计算； • 了解对数平均温差法及传热单元数法对热交换器进
行设计与校核。
• 换热器定义： 把热量从热流体传递给冷流体的热力设备。
2.平均温差法用作校核计算时步骤如下：
(1)先假设一个流体的出口温度,按热平衡方程求出另一个流体的出口 温度。 (2)根据4个进、出口温度求得平均温差Δ tm 。 (3)根据换热器的结构、算出相应工作条件下传热系数k的值。 (4)已知kA和Δ tm ，按传热方程式求出Φ 值。因为流体的出口温度是 假设性的，因此求出的Φ 值未必是真实的数值。 (5)根据4个进、出口温度，用热平衡式求得另一个Φ 值，同理，这个 Φ 值也是假设性的。 (6)比较步骤(4)和(5)中求得的两个Φ 值。一般来说，两者总是不同 的。这说明步骤(1)中假设的温度值不符合实际。再重新假设一个 流体的出口温度，重复以上步骡(1)至(6)，直到由步骤(4)和(5) 求得的两个Φ 值彼此接近时为止。至于两者接近到何种程度方称 满意，则由所要求的计算精确度而定。一般认为两者之差应小于 2％～5％。
Q kA(t1 t 2 ) kAt m
热流体放出的热量 冷流体吸收的热量
t1 ) Q1 qm1c1 (t1 t 2 ) Q2 qm c2 (t 2
t1 ) qm2 c2 (t 2 t 2 ) qm1c1 (t1
qm1c1 W1 qm 2c2 W2
对微元面积dA，传热方 t t1 t 2 kdA
d (t ) m dQ
制冷用换热器PPT课件
板式换热器
详细描述：板式换热器的板片可以拆卸，方便清 洗和维修。
总结词：耐腐蚀性
详细描述：板式换热器通常采用不锈钢等耐腐蚀 材料制造，能够适应各种恶劣环境。
其他制冷用换热器
总结词：空气冷却器
01
总结词：水冷却器
03
02
详细描述：空气冷却器通过冷却空气来降低 温度，常用于大型制冷系统。
04
详细描述：水冷却器通过冷却水来降低温 度，适用于需要大量冷水的场所。
制冷用换热器的应用现状与案例分析
应用领域
制冷用换热器广泛应用于空调、冰箱 、冷库、制冷机等制冷设备中，是实 现制冷循环的关键部件。
案例分析
通过对不同类型制冷设备的换热器进 行分析，了解其结构、性能和特点， 对比不同换热器的优缺点，为优化换 热器设计提供参考。
制冷用换热器的发展趋势与未来展望
高效化
换热器的工作原理主要是基于热传导和热对流。当两种温度不同的流体在换热器中进行热量交换时， 高温流体将热量传递给低温流体，从而实现热量传递。换热器的特点包括高效、稳定、可靠和易于维 护等，它广泛应用于制冷、空调、化工和能源等领域。
02
制冷用换热器的种类与特点
翅片式换热器
总结词：高效换热
详细描述：翅片式换热器通过增加散热面积来提高换热效率，常见于空调和冷藏设备中。
翅片式换热器
总结词：紧凑结构
详细描述：翅片式换热器结构紧凑，占用空间小，适合用于空间有限的环境。
翅片式换热器
总结词：耐腐蚀性
详细描述：翅片式换热器通常采用不 锈钢或铜等耐腐蚀材料制造，能够适 应各种恶劣环境。
翅片式换热器
总结词：高可靠性 详细描述：翅片式换热器设计简单，运行稳定可靠，维护成本低。
1化工原理课程设计(换热器)解析
一、设计题目：设计一台换热器二、操作条件：1、煤油：入口温度140℃，出口温度40℃。
2、冷却介质：循环水，入口温度35℃。
3、允许压强降：不大于1×105Pa。
4、每年按330天计，每天24小时连续运行。
三、设备型式：管壳式换热器四、处理能力：114000吨/年煤油五、设计要求：1、选定管壳式换热器的种类和工艺流程。
2、管壳式换热器的工艺计算和主要的工艺尺寸设计。
3、设计结果概要或设计结果一览表。
4、设备简图（要求按比例画出主要结构及尺寸）。
5、对本设计的评述及有关问题的讨论。
第1章设计概述1、1热量传递的概念与意义[1](205)1、1、1 传热的概念所谓的传热（又称热传递）就是间壁两侧两种流体之间的热量传递问题。
由热力学第二定律可知，凡是有温差存在时，就必然发生热量从高温处传递到低温处，因此传热是自然界和工程技领域中极普遍的一种传递现象。
1、1、2 传热的意义化工生产中的很多过程和单元操作，都需要进行加热和冷却，如：化学反应通常要在一定的温度进行，为了达到并保持一定温度，就需要向反应器输入或输出热量，又如在蒸发、蒸馏、干燥等单元操作中，都要向这些设备输入或输出热量。
所以传热是最常见的重要单元操作之一。
无论是在能源，宇航，化工，动力，冶金，机械，建筑等工业部门，还是在农业，环境等部门中都涉及到许多有关传热的问题。
此外，化工设备的保温，生产过程中热能的合理利用以及废热的回收利用等都涉及到传热的问题，由此可见；传热过程普遍的存在于化工生产中，且具有极其重要的作用。
归纳起来化工生产中对传热过程的要求经常有以下两种情况：①强化传热过程，如各种换热设备中的传热。
②削弱传热过程，如设备和管道的保温，以减少热损失。
1、2 换热器的概念与意义[2]1、2、1 换热器的概念在不同温度的流体间传递热能的装置称为热交设备，简称为换热器。
在换热器中至少要有两种不同的流体，一种流体温度较高，放出热量：另一种流体则温度较低，吸收热量。
套管式换热器国标
套管式换热器国标（最新版）目录1.套管式换热器国标的背景和意义2.套管式换热器的定义和结构3.套管式换热器国标的主要内容4.套管式换热器国标的制定和实施5.套管式换热器国标对行业的影响正文套管式换热器国标套管式换热器是一种将两种不同介质进行热交换的设备，被广泛应用于化工、石油、冶金、电力等工业领域。
近年来，随着我国工业生产规模的扩大和能源利用率的提高，套管式换热器的应用也越来越广泛。
为了规范套管式换热器的生产和使用，保障设备安全和节能减排，我国制定了《套管式换热器》国家标准。
一、套管式换热器国标的背景和意义套管式换热器国标的制定是为了适应我国工业发展的需要，提高产品质量，保障设备安全运行，促进节能减排。
标准的制定对于规范行业生产、提高产品质量、保障设备安全运行具有重要意义。
二、套管式换热器的定义和结构套管式换热器是由内外两根金属管组成的一种热交换设备。
内外管之间通过隔板分隔，使两种不同介质在内外管之间流动，实现热交换。
套管式换热器的主要结构包括外壳、管束、隔板、进出口等部分。
三、套管式换热器国标的主要内容《套管式换热器》国家标准主要规定了套管式换热器的分类、型式、尺寸、材料、结构、制造、试验、检验和运输等方面的技术要求。
1.分类：套管式换热器根据用途、型式、材料等不同特点进行分类。
2.型式：套管式换热器分为浮头式、固定式、U 型管式等不同型式。
3.尺寸：套管式换热器的尺寸包括外形尺寸、管径、管长、隔板间距等。
4.材料：套管式换热器的材料包括管材、隔板材料等。
5.结构：套管式换热器的结构要求包括管束、隔板、进出口等部分的结构要求。
6.制造：套管式换热器的制造工艺包括管材加工、焊接、组装、试验等。
7.试验：套管式换热器应进行出厂试验、型式试验等，以验证设备性能。
8.检验：套管式换热器的检验应按照国家标准进行，确保设备质量。
9.运输：套管式换热器的运输要求包括包装、标记、运输方式等。
四、套管式换热器国标的制定和实施《套管式换热器》国家标准由 TC143(全国暖通空调及净化设备标准化技术委员会) 归口，主管部门为住房和城乡建设部。
换热器详细介绍
顺流布置
∆t m = ∆t max − ∆t min ( 300 − 35) − (150 − 85) = 142.3 = ℃ ∆t max 300 − 35 ln ln ∆t min 150 − 85
蓄热式换热器：换热器由蓄热材料构成，并分成两半， 蓄热式换热器：换热器由蓄热材料构成，并分成两半，冷热流体轮 换热器 换通过它的一半通道，从而交替式地吸收和放出热量， 换通过它的一半通道，从而交替式地吸收和放出热量，即热流体流 过换热器时，蓄热材料吸收并储蓄热量，温度升高， 过换热器时，蓄热材料吸收并储蓄热量，温度升高，经过一段时间 后切换为冷流体，蓄热材料放出热量加热冷流体。一般用于气体， 后切换为冷流体，蓄热材料放出热量加热冷流体。一般用于气体， 如锅炉中间转式空气预热器，全热回收式空气调节器等。 如锅炉中间转式空气预热器，全热回收式空气调节器等。
Hot fluid
Hot fluid
Cold fluid
Cold fluid
T Th (Hot)
T
∆T1
Th Tc
∆T2
∆T1
Tc (cold) x
∆T2
x
顺流
逆流
21
复杂布置时换热器平均温差的计算
实际换热器一般都是处于顺流和逆流之间，或者有时是逆流， 有时又是顺流。由于逆流的平均温差最大，因此，人们想到对 纯逆流的对数平均温差进行修正以获得其他情况下的平均温差。
7
TB ,in (shell side)
TA,out
套管式换热器原理
套管式换热器原理套管式换热器是一种常用的换热设备，广泛应用于工业生产和能源领域。
它的原理是利用不同物质之间的热传导和传热原理，实现热能的转移和利用。
在套管式换热器中，热源和冷源通过不同的管道流动，通过套管的热传导实现热能的传递。
套管式换热器由壳体和管束两部分组成。
壳体是一个封闭的容器，通常由金属材料制成，具有足够的强度和耐高温的性能。
管束则是由许多细长的管子组成，通常由金属材料制成，呈现出复杂的结构。
在换热过程中，热源和冷源分别通过壳体的两个端口进入，分别流经管束内的管子。
热源通常是高温的流体或气体，而冷源则是低温的流体或气体。
当热源和冷源流经管子时，它们之间会发生热传导，热能从高温一侧传递到低温一侧。
套管式换热器的设计和结构使热源和冷源能够充分接触，以实现更高效的热能转移。
一方面，管束的结构可以增加热源和冷源之间的接触面积，提高热传导效率。
另一方面，壳体内的流体流动也可以增加热源和冷源之间的对流传热，进一步提高换热效果。
套管式换热器的性能主要取决于其热传导特性和流体流动特性。
热传导特性由管束材料的导热性能和管子的形状、尺寸等因素决定。
流体流动特性由壳体内的流体分布和流速等因素决定。
为了提高换热效果，可以通过优化管束的结构、增加壳体内的流动辅助设备等方法来改善换热器性能。
套管式换热器具有许多优点。
首先，它具有较大的换热面积，可以在相对较小的体积内实现较大的热能转移。
其次，由于壳体和管束分离的结构，可以实现不同介质之间的换热，避免了介质混合的问题。
此外，套管式换热器还具有结构紧凑、维护方便等特点。
套管式换热器在许多领域都有广泛的应用。
在石化、化工、电力等工业生产中，套管式换热器常用于加热、冷却、再热等工艺中，实现热能的回收和利用。
在能源领域，套管式换热器也被广泛应用于核电站、燃气轮机等设备中，提高能源利用效率。
套管式换热器是一种重要的换热设备，通过热传导和传热原理实现热能的转移和利用。
它具有结构紧凑、换热效率高等优点，在工业生产和能源领域扮演着重要的角色。
套管式换热器结构
套管式换热器结构
套管式换热器是一种常见的换热设备，其主要结构包括以下部分：
1. 外管：外管通常为圆柱形，负责承载压力和保护内部管束。
外管通常由金属材料制成，如碳钢、不锈钢等。
2. 内管束：内管束是套管式换热器的主要换热元件，由一组并列的内管组成。
内管通常为直管状，内部流动的介质通过内管进行换热。
内管束通常由金属材料制成，如铜、不锈钢等。
3. 密封头：密封头连接外管和内管束，确保内部流体不泄漏。
密封头通常由金属材料制成，如碳钢、不锈钢等。
4. 进出口管道：套管式换热器有两个进出口管道，分别用于引入和导出流体。
进出口管道通常由金属材料制成，如碳钢、不锈钢等。
5. 支承架：支承架用于支撑整个套管式换热器，确保其稳定工作。
支承架通常由金属材料制成，如碳钢、不锈钢等。
套管式换热器的工作原理是，热介质通过内管流动，被换热介质从外管抽取热量。
这样可以实现两种介质的热量传递，达到换热目的。
套管式换热器结构简单、可靠，广泛应用于工业生产中的热能回收和节能领域。
换热器
（2）套管式换热器
• 图片：
（2） （1） 翅片管 套管式换热器
（3）列管式换热器 •
列管式换热器是目前化工及酒精生产上 应用最广的一种换热器。它主要由壳体、 管板、换热管、封头、折流挡板等组成。 所需材质 ，可分别采用普通碳钢、紫铜、 或不锈钢制作。在进行换热时，一种流体 由封头的连结管处进入，在管流动，从封 头另一端的出口管流出，这称之管程；另种流体由壳体的接管进入，从壳体上的另 一接管处流出，这称为壳程列管式换热器。
应化1103班
换热器
按照传热用途分为加热器、预热器、冷却器、冷凝器、 再沸器和蒸发器等。虽然换热器名称不同，但设备 的构造与形式却大多完全相同。下面对具有代表性 的间壁式换热器的特征和构造进行简略说明。 一.间壁式换热器的类型 二.换热器的运行操作 三.换热器常见故障与处理方法 四.传热过程的强化途径 五.列管式换热器设计或选用时应考虑的问题
板翅式换热器的板束
a. 沉浸式蛇管
• 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 将蛇管沉浸在容器内，盘管内通入热流体，管外通过冷却 水进行冷缺或冷凝；或者用于加热或蒸发容器内的流体。 它的特点：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。
影响换热器管板腐蚀的主要因素：
• （1）介质成分和浓度：浓度的影响不一，例如在 盐酸中，一般浓度越大腐蚀越严重。碳钢和不锈钢 在浓度为50%左右的硫酸中腐蚀最严重，而当浓度 增加到60%以上时，腐蚀反而急剧下降； • （2）杂质：有害杂质包括氯离子、硫离子、氰离 子、氨离子等，这些杂质在某些情况下会引起严重 腐蚀 • （3）温度：腐蚀是一种化学反应，温度每提升 10℃，腐蚀速度约增加1~3倍，但也有例外； • （4）ph值：一般ph值越小，金属的腐蚀越大； • （5）流速：多数情况下流速越大，腐蚀也越大。
化工原理换热器
◎提高传热系数K
热阻主要集中于 较小的一侧，提高 小的一侧有效。 ◆ 降低污垢热阻 ◆ 提高表面传热系数 化工原理换热器
化工原理换热器
化工原理换热器
合式换热器
化工原理换热器
列管式冷凝器
化工原理换热器
提高对流传热系数的主要途径是减少层流内 层的厚度，可通过以下达到目的：
化工原理换热器
化工原理换热器
化工原理换热器
板式换热器 优点
缺点
结构紧凑、体积小、重量轻。 流体湍动程度大，强化 传热效果好。 便于清洗和维修。
密封周边长，易泄漏。 承压能力低（P<2MPa）。 流动阻力大，处理量小。
化工原理换热器
（2）螺旋板式换热器：换热表面由两块金属板卷制而成，
化工原理换热器
化工原理换热器
化工原理换热器
化工原理换热器
三 换热器的传热强化
如欲强化现有传热设备，开发新型高效的传热设备，以便在较小的 设备上获得更大的生产能力和效益，成为现代工业发展的一个重要 问题。 所谓强化传热过程：就是力求用较少的传热面积或较少体积的传热 设备完成同样的传热任务以提高经济性，即提高冷、热流体间的传 热速率。
依总传热速率方程：
❖ 优点：结构简单、紧凑、能承受较高的 压力，造价低，管程清洗方便，管子损 坏时易于堵管或更换。
❖ 缺点：当管束与壳体的壁温或材料的线 膨胀系数相差较大时，壳体和管束中将 产生较大的热应力。
化工原理换热器
化工原理换热器
固定管板式换热器
❖ 应用： ❖ 这种换热器适用于壳侧介质清洁且不易
结垢并能进行清洗，管、壳程两侧温差 不大或温差较大但壳侧压力不高的场合。 为减少热应力，通常在固定管板式换热 器中设置柔性元件伯膨胀节、挠性管板 等人来吸收热膨胀差。
换热器分类
换热器分类换热器种类繁多，若按其传热面的形状和结构进行分类可分为管型、板型和其他型式换热器。
而管型换热器又可分为管壳式换热器、套管式换热器、蛇管式换热器；板型换热器可分为板式换热器、板翅式换热器、板壳式换热器、螺旋板式换热器。
其他型式换热器是为了满足一种特殊要求而出现的换热器，如回转式换热器、热管换热器等。
管壳式换热器若按功能命名又可分为冷凝器、加热器、再沸器、蒸发器、过热器等。
以下介绍一些常用的几种换热器。
一、管壳式换热器它由许多管子组成管束，管束构成换热器的传热面。
此类换热器又称为列管式换热器。
换热器的管子固定在管板上，而管板又与外壳联接在一起。
为了增加流体在管外空间的流速，以改善换热器的传热情况，在筒体内间隔安装了许多折流板。
换热器的壳体和两侧管箱上开有流体的进出口，有时还在其上装设有检查孔，为安置仪表用的接口管、排液孔和排气孔等。
在换热器中，一种流体从一侧管箱(称为前管箱)流进管子里，经另一侧管箱(称为后管箱)流出(对奇数单管程换热器)，或绕过管箱，流回进口侧前管箱流出(对偶数单管程换热器)，这条路径称为管程。
另一种流体从筒体上的连接管进出换热器壳体，流经管束外，这条路径称为壳程。
图5-10所示即为二管程、单壳程，工程上称为1-2型换热器(1表示壳程数，2表示管程数)。
管壳式换热器是把管子与管板连接，再用壳体固定。
根据其不同的连接与固定方式又可分为固定管板式、釜式浮头式、U型管式、滑动管板式、填料函式等。
1. 固定管板式换热器固定管板换热器的两端管板，采用焊接方法与壳体连接固定。
这种换热器结构简单；在相同的壳体直径内，排管最多，比较紧凑。
由于两个管板被换热管互相支攫，与其他管壳式换热器相比，管板最薄，不仅造价低而且每根管子内侧都能进行清洗。
但壳侧清洗较难，不能进行机械清洗，所以宜用于不易结垢的流体。
当管束和壳体之间的温差太大而产生不同的热膨胀时，常会使管子与管板的接口脱开，从而发生介质泄漏。
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Page ▪ 4
各种不同的套管式换热器
▪ 水冷柜机专用套管换热器
双氟单水回路套 管换热器
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垂直套管式土壤换热器埋管方式
小型箱式地能热泵机组配备一/两台全 封闭涡旋压缩机、套管式换热器、名 牌元器件
家用热水器
融合使用
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壳管式和套管式 换热器双结合， 换热能力更优秀 ，能效比更高。
▪列管式与套管式换热器的融合使用
▪特点：1、改善了设备换热性
▪
2、曾抢了设备竞争力
▪
3、开辟了新的换热理论
▪
4、对板式换热技术的进一步发展有
▪
促进作用
▪
5、拓宽了换热设备的应用领域
▪
6、有利于理想型换热器的研究与探索
THE TUBULAR EXCHANGER MANUFACTURERS ASSOCIATION
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原理
Page ▪ 2
优缺点
Page ▪ 3
应用实例1
某化工有限公司系统改造及二期工程中,集中回收2 610 m间歇煤气炉煤气余 热的回收省煤器设计采用了套管式热管(现已投入运行7台)。套管式热管(无翅 片光管)与 常规重力式热管(无翅片光管)的设计对比如表1。
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套管式换热器的现状与发展
Page ▪ 16
Page ▪ 17
各种换热器间的对比
换热器 夹套式
性能
传热系数 一般
套管式
较大
蛇管式
沉浸式
较小
喷淋式
较大
板式 翅片管式 板翅 螺旋板 列管式 式式
较高 较高
较高 较高
较高
耐压性 ≦0.5Mpa 好
好
好 较差 一般
很好 较差
一般
结构 清洗 结构
采用美国最先进的双螺旋高效套管换热器
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采用高效套管换热器，高效稳定。
按传热面的结构形式，间壁
式换热器又分为管式换热器
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套气简单套管换 热器的实验
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套管式换热器不易结垢，并减 小电耗，从而降低运行成本
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GDRL-n型封闭 叠加式热风冲 天炉具有“三 个高效换热器 ”、“叠加式 供风”、“自 动加料
本P套age管▪ 8 式杀菌机主要由四层套管式或（多管）换热. 器、无级变速输送泵、保持器
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气体从塔顶部进入,在环隙中 沿塔壁而下,经换热器壳程后 到分气盒,分散到各双套管
简单 难清洗 简单
简单
简单
简单
不易清洗 简单
内：易清洗 外：难清洗
简单
易清洗 简单
紧凑
易清 洗 紧凑
紧凑 不易清洗 紧凑
紧凑、 紧凑 复杂
简单坚固
难清 洗
紧凑
不易清洗 不易清洗
紧凑
简单坚固
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国内主要生产厂家
▪ 上海日泰医药设备工程有限公司
The End！
Page ▪ 19