热管换热器的结构形式
换热器类型和结构
换热器类型和结构内容1、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。
2、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。
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适当选择两管的管径，两流体均可得到较高的流速，且两 流体可以为逆流，对传热有利。另外，套管式换热器构造 较简单，能耐高压，传热面积可根据需要增减，应用方便
缺点：管间接头多，易泄露，占地较大，单位传热面消 耗的金属量大。因此它较适用于流量不大，所需传热面积 不多而要求压强较高的场合。 4）列管式换热器 优点 ：单位体积所具有的传热面积大，结构紧凑、紧固传 热效果好。能用多种材料制造，故适用性较强，操作弹性
螺旋板换热器的主要缺点是： （1）操作压强和温度不宜太高：目前最高操作压强不超过 2Mpa，温度不超过300~400℃。 （2）不易检修：因整个换热器被焊成一体，一旦损坏，修理 很困难。 1． 3）平板式换热器
平板式换热器简称板式换热器，是由一组长方形的薄金 属板平行排列，加紧组装于支架上而构成。两相邻板片的边 缘衬有垫片，压紧后板间形成密封的流体通道，且可用垫片
铝合金不仅导热系数高，而且在零度以下操作时，其延性和 抗拉强度都很高，适用于低温和超低温的场合，故操作范围 广，可在200℃至绝对零度范围内使用。同时因翅片对隔板 有支撑作用，板翅式换热器允许操作压强也比较高，可达 5MPa。 这种换热器的缺点是设备流道很小，易堵塞，且清洗和检修 困难，故所处理的物料应较洁净或预先净制；另外由于隔板 的翅片均由薄铝板制称成，故要求介质对铝不腐蚀。
3、翅片式换热器
1） 翅片管换热器 翅片管换热器是在管的表面加装翅片制成，翅片与管表面的 连接应紧密无间，否则连接处的接触热阻很大，影响传热效 果。常用的连接方法有热套、镶钳、张力缠绕和焊接等方法 。此外，翅片管也可采用整体轧制、整体铸造或机械加工等 方法制造。 当两种流体的对流传热系数相差较大时，在传热系数较小的 一侧加翅片可以强化传热。
换热器类型、结构及特点 ppt课件
• ◆ 板式换热器的型号
• × × ×—×—×—×—×
•
•
框架结构形式代号
•
垫片材料代号
•
换热器换热面积，m2
•
设计压力，MPa
•
•
单板公称换热面积，m2
•
•
板片波纹形式代号
•
•
板式换热器代号（B、BL或BZ）
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适用于洁净而不易结垢的流体，如高压气体的换热。
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二、间壁式换热器的类型
5. 平板式换热器
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强化传热
优点： 传热效率高，K大 结构紧凑，操作
灵活，安装检修 方便
缺点： 耐温、耐压差 易渗漏，处理量13
二、间壁式换热器的类型
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二、间壁式换热器的类型
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职业教育应用化工技术专业教学资源库《传热设备操作与控制》课程
情境1 换热器的操作与控制
任务1 换热流程的确定和主体设备的选择 ------ 换热器的类型、结构及特点
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任务一、换热流程的确定和主体设备的选择
一、换热器的分类
按用途分： 加热器、冷却器、蒸发器、再沸器、冷凝器等
按传热原理和换热方式分：
9. 板翅式换热器
板翅式换热器
1，3—侧板；2，5—隔板；4—翅片
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二、间壁式换热器的类型
Байду номын сангаас
优点：结构高度紧密；通常用铝合金制造，相同传热面时 ，重量约为列管式的十分之一；传热系数高；铝合金适用 于低温和超低温的场合；操作压强也较高，可达5MPa。 缺点：设备流道很小，易堵塞，清洗和检修困难。
热管换热器的分类
热管换热器的分类
1、根据换热器安装方式分类：
①直接安装式热管换热器：将换热器直接安装在管道内，形成完整的
流体系统，是目前使用最多的一种热管换热器。
②节点安装式热管换热器：将换热器安装在管路的节点处，两头设置
连接口，使用较多的是安全罐型换热器。
2、根据换热器的结构特点分类：
①单管式热管换热器：采用单管路结构，体积小，排污量小。
②双管绕管式热管换热器：将两路流体分别绕着一个管绕管结构安装，换热器面积较大，适用于较大的换热量要求场合。
3、根据原理分类：
①强迫对流式热管换热器：采用强迫对流流动方式，采用压缩机或气
动器将两路流体分别强制进入换热器内，实现换热作用。
②重力对流式热管换热器：采用重力对流流动方式，利用其他设备提
供的低压或重力势能，将两路流体分别进入换热器内，实现换热作用。
热管换热器的结构形式
热管换热器的结构形式（三）热管换热器的结构形式以热管为传热单元的热管换热器是一种新型高效换热器，其结构如图片4-50、图片4-51所示，它是由壳体、热管和隔板组成的。
热管作为主要的传热元件，是一种具有高导热性能的传热装置。
它是一种真空容器，其基本组成部件为壳体、吸液芯和工作液。
将壳体抽真空后充入适量的工作液，密闭壳体便构成一只热管。
当热源对其一端供热时，工作液自热源吸收热量而蒸发汽化，携带潜热的蒸汽在压差作用下，高速传输至壳体的另一端，向冷源放出潜热而凝结，冷凝液回至热端，再次沸腾汽化。
如此反复循环，热量乃不断从热端传至冷端。
【图片4-50】热管换热器。
【图片4-51】热管示意图。
热管按冷凝液循环方式分为吸液芯热管、重力热管和离心热管三种。
吸液芯热管的冷凝液依靠毛细管的作用回到热端，这种热管可以在失重情况下工作；重力热管的冷凝液是依靠重力流回热端，它的传热具有单向性，一般为垂直放置离心热管是靠离心力使冷凝液回到热端，通常用于旋转部件的冷却。
热管按工作液的工作温度分为深冷热管、低温热管、中温热管和高温热管四种。
深冷热管在200K以下工作，工作液有氮、氢、氖、氧、甲烷、乙烷等；低温热管在200~550K 范围内工作，工作液有氟里昂、氨、丙酮、乙醇、水等；中温热管在550~750K范围内工作，工作液有导热姆A、水银、铯、水及钾─钠混合液等；高温热管在750K 以上工作，工作液有液态金属钾、钠、锂、银等。
热管的传热特点是热管中的热量传递通过沸腾汽化、蒸汽流动和蒸汽冷凝三步进行，由于沸腾和冷凝的对流传热强度都很大，而蒸汽流动阻力损失又较小，因此热管两端温度差可以很小，即能在很小的温差下传递很大的热流量。
因此，它特别适用于低温差传热及某些等温性要求较高的场合。
热管换热器具有结构简单、使用寿命长、工作可靠、应用范围广等优点，可用于气─气、气─液和液─液之间的换热过程。
换热器的结构讲解
换热器的结构管壳式换热器就是具有换热管和壳体的一种换热设备，换热管与管板连接，再用壳体固定。
按其结构型式，主要分为：固定管板式换热器、浮头式换热器、U形管式换热器、填料函式换热器、方形壳体翅片管换热器等。
详细结构如下：固定管板式换热器：固定管板式换热器结构如上图所示，换热器的两端管板采用焊接方法与壳体连接固定。
换热管可为光管或低翅管。
其结构简单，制造成本低，能得到较小的壳体内径，管程可分成多样，壳程也可用纵向隔板分成多程，规格范围广，故在工程中广泛应用。
其缺点是壳侧不便清洗，只能采用化学方法清洗，检修困难，对于较脏或对材料有腐蚀性的介质不能走壳程。
壳体与换热管温差应力较大，当温差应力很大时，可以设置单波或多波膨胀节减小温差应力浮头式换热器浮头式换热器结构如图所示，其一端管板与壳体固定，而另一端的管板可以在壳体内自由浮动。
壳体和管束对热膨胀是自由的，故当两种介质的温差较大时，管束与壳体之间不会产生温差应力。
浮头端设计成可拆结构，使管束可以容易地插入或抽出，这样为检修和清洗提供了方便。
这种形式的换热器特别适用于壳体与换热管温差应力较大，而且要求壳程与管程都要进行清洗的工况。
浮头式换热器的缺点是结构复杂，价格较贵，而且浮头端小盖在操作时无法知道泄漏情况，所以装配时一定要注意密封性能U形管式换热器上图为双壳程U形管式换热器。
U形管式换热器是将换热管弯成U形，管子两端固定在同一块管板上。
由于换热管可以自由伸缩，所以壳体与换热管无温差应力。
因U形管式换热器仅有一块管板，所以结构较简单，管束可从壳体内抽出，壳侧便于清洗，但管内清洗稍困难，所以管内介质必须清洁且不易结垢。
U形管式换热器一般用于高温高压情况下，尤其是壳体与换热管金属壁温差较大时。
壳程可设置纵向隔板，将壳程分为两程(如图中所示)。
填料函式换热器上图为填料函式双管程双壳程换热器，填料函式换热器的换热管束可以自由滑动，壳侧介质靠填料密封。
对于一些壳体与管束温差较大，腐蚀严重而需经常更换管束的换热器，可采用填料函式换热器。
干熄焦热管换热器结构
干熄焦热管换热器结构
干熄焦热管换热器是一种高效的换热设备，常用于化工、石油等行业中的热交换过程。
其结构主要包括以下几个部分：
1. 管束：干熄焦热管换热器中的热交换管道通常采用U型或直线型管束。
管束内部通有热媒流体，通过管壁与传热介质进行热量传递。
2. 热介质流体：热介质流体（如蒸汽、热水等）通过管束中流动，与工艺流体进行热交换。
热介质流体一般通过管束的一侧进入，另一侧从管束的另一端排出。
3. 冷却介质流体：冷却介质流体（如冷水、冷凝水等）通过管束的外侧流动，降低管束外壁的温度，以实现热量传递。
4. 热固结物剥落装置：由于在干熄焦热管换热器内部易产生结焦物，需定期清理和剥落。
热固结物剥落装置通过机械或其他方式，定期或连续对管束进行剥落和清理，以保证换热效果。
5. 其他辅助设施：干熄焦热管换热器还可能配备流量计、温度计、压力表等辅助设施，用于监测和控制换热过程中的参数。
总体而言，干熄焦热管换热器结构简单、操作方便，能够实现高效、节能的热量传递，广泛应用于工业生产中。
常见传热装置构型
常见传热装置构型有以下几种：
1.管式换热器：由一系列的管道组成，管内流体与管外流体通过管
壁进行热交换。
2.板式换热器：由一组平行的金属板组成，流体在板间流动，通过
板片进行热交换。
3.螺旋板式换热器：由两个相互嵌套的螺旋板组成，流体在螺旋板
之间流动，通过板壁进行热交换。
4.热管换热器：由一系列的热管组成，热管内的工质在蒸发端吸收
热量后汽化，在冷凝端释放热量后凝结，通过工质的相变进行热交换。
5.壳管式换热器：由一个圆柱形的外壳和内部的管束组成，管内流
体与壳侧流体通过管壁进行热交换。
6.空气冷却器：通过空气与流体进行热交换，通常用于冷却流体。
7.冷却塔：通过水与空气进行热交换，通常用于冷却水。
分离式热管换热器
分离式热管换热器预览说明:预览图片所展示的格式为文档的源格式展示,下载源文件没有水印,内容可编辑和复制分离式热管换热器的工作原理是:首先热流体在蒸发段受热上升，经汽导管在冷凝段放热冷凝;冷凝液靠重力经液导管回流到蒸发段;在冷凝段下联箱上装有不凝结气体分离管，上面装有排气阀，可以随时排除不凝气体;凝结液的回流驱动力是凝结段高位布置造成的液位差。
其主要的优点是:(1 )对换热装置大型化的适应性好;(2)能实现冷、热两流体远程换热;(3)冷、热流体可以完全隔离;(4)可以实现一种流体和多种流体之间的换热;(5)可以方便地实现顺、逆混合布置;(6)加热、冷却段传热面积比例可以大幅度调整。
经过双辽发电站的运行，对200 MW 的锅炉机组每小时可以3.0X104 MJ的能量，取得了比较明显的经济效益和社会效益.一、分离式热管的工作原理分离式热管的结构及工作原理见图1，其蒸发段和冷凝段分开成两部份.每一部份是由多根单管形成的管组，通过上下汇集管连通组合而成.蒸发段和冷凝段又通过蒸汽上升管和液体下降管连接起来，在冷凝段布置了不凝性气体聚集管和排气阀门，在蒸发段又布置了排液阀. 工作时，在组件内加入一定量的工作介质.这些介质聚集在蒸发段，当蒸发段受热后，工作介质蒸发，汽压升高，蒸汽通过各单管汇集于汇集管内，再通过蒸汽上升管进入冷凝段的上汇集管分配到各单管中去.在冷凝段蒸汽放热凝结成液体，在重力作用下，通过下汇集管及液体下降管回到蒸发段.如此往复.循环进行.分离式热管中冷凝段的布置须高于蒸发段.在正常稳定工作过程下，液体下降管与蒸发段液面会形成一定的液位差Hs.该液位差是用以平衡燕汽流动和液体流动压力损失的，同时也是保证系统能正常运行时蒸发段与冷凝段间的最低位置差.其液体回流的驱动力也正是由这个液位差所提供的，不需要外加动力.在冷凝段布置的不凝性气体聚集管和排气阀是用于在热管初始启动时将不凝性气体汇集于聚集管中，而后打开排气阀排出，再将排气阀封闭.这样分离式热管便与普通热管一样具有一定的真空度了.由此可见，分离式热管具有热管的基本特性一一相变传热;两相流动:自动循环;具有一定的真空度，可低温下启动.但它又具有许多整体式热管无法具备的优点:(1)蒸汽和冷凝液体是同向流动且又是分管而行，不存在携带传热极限.(2)它的真空度是通过排放不凝性气体而获得的，不需要抽真空.(3)可以解决远距离的冷、热流体间的换热.(4)冷、热流体的分箱结构可防止其间的相互泄漏.(5)可实现多种流体间的换热，一种热流体可加热两种或两种以上的冷流体;或多种热流体同时加热一种冷流体。
常见换热器简介
➢ 适用于壳方流体清洁且不易结垢，两流体温差不大或温差较大但壳程压力不高的场 合。
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浮头式换热器
➢ 优点：当换热管与壳体有温差存在，壳体或换热管膨胀时，互不约束，不会产 生温差应力；管束可从壳体内抽出，便于管内和管间的清洗。
➢ 缺点：操作温度和压力不宜太高，目前最高操作压力为2MPa，温度在400℃ 以下；因整个换热器为卷制而成，一旦发现泄漏，维修很困难。
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螺旋板式换热器
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板翅式换热器
➢ 板翅式换热器，通常由隔板、 翅片、封条、导流片组成。在 相邻两隔板间放置翅片、导流 片以及封条组成一夹层，称为 通道。
率，一般约为管壳式换热器的3～5倍；拆装方便，有利于维修和清洗。
➢ 缺点：处理量小；操作压力和温度受密封垫片材料性能限制而不宜过高。
➢ 适用于经常需要清洗、工作环境要求十分紧凑，工作压力在2.5 MPa以下，温度在 -
35℃~200℃场合。
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焊接式板式换热器
常见换热器简介
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一、概述
1、换热器的定义 以在两种流体之间用来传递热量为基本目的的装置统称换热设备，又称换
热器（热交换器）。 2、功能
主要功能是保证工艺过程对介质所要求的特定温度，同时也是提高能源利 用率、回收利用余热、废热和低位热能。 3、应用
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（三）热管换热器的结构形式
以热管为传热单元的热管换热器是一种新型高效换热器，其结构如图片4-50、图片4-51所示，它是由壳体、热管和隔板组成的。
热管作为主要的传热元件，是一种具有高导热性能的传热装置。
它是一种真空容器，其基本组成部件为壳体、吸液芯和工作液。
将壳体抽真空后充入适量的工作液，密闭壳体便构成一只热管。
当热源对其一端供热时，工作液自热源吸收热量而蒸发汽化，携带潜热的蒸汽在压差作用下，高速传输至壳体的另一端，向冷源放出潜热而凝结，冷凝液回至热端，再次沸腾汽化。
如此反复循环，热量乃不断从热端传至冷端。
【图片4-50】热管换热器。
【图片4-51】热管示意图。
热管按冷凝液循环方式分为吸液芯热管、重力热管和离心热管三种。
吸液芯热管的冷凝液依靠毛细管的作用回到热端，这种热管可以在失重情况下工作；重力热管的冷凝液是依靠重力流回热端，它的传热具有单向性，一般为垂直放置离心热管是靠离心力使冷凝液回到热端，通常用于旋转部件的冷却。
热管按工作液的工作温度分为深冷热管、低温热管、中温热管和高温热管四种。
深冷热管在200K以下工作，工作液有氮、氢、氖、氧、甲烷、乙烷等；低温热管在 200~550K 范围内工作，工作液有氟里昂、氨、丙酮、乙醇、水等；中温热管在550~750K范围内
工作，工作液有导热姆 A、水银、铯、水及钾─钠混合液等；高温热管在750K 以上工作，工作液有液态金属钾、钠、锂、银等。
热管的传热特点是热管中的热量传递通过沸腾汽化、蒸汽流动和蒸汽冷凝三步进行，由于沸腾和冷凝的对流传热强度都很大，而蒸汽流动阻力损失又较小，因此热管两端温度差可以很小，即能在很小的温差下传递很大的热流量。
因此，它特别适用于低温差传热及某些等温性要求较高的场合。
热管换热器具有结构简单、使用寿命长、工作可靠、应用范围广等优点，可用于气─气、气─液和液─液之间的换热过程。