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1、固固定定管管板板式式换换热热器器的的概概述述换热器按照结构形式可分为：固定管板式换热器、 浮头式换热器 ；U形管换热器； 填料函式换热器 。 固定管板式换热器由两端管板和壳体构成。由于其结构简单，运用比较广泛。 固定管板式换热器是一种实现物料之间热量传递的节能设备，是在石油、化工、石油化工、冶金、电力、轻工、食品等行业普遍应用的一种工艺设备。在炼油、化工装置中换热器占总设备数量的40%左右，占总投资的30%-45%。近年来随着节能技术的发展，应用领域不断扩大，利用换热器进行高温和低温热能回收带来了显著的经济效益。结结构构原原理理固定管板式换热器管程和壳程中，流过不同温度的流体，通过热交换完成换
2、热。当两流体的温度差较大时，为了避免较高的温差应力，通常在壳程的适当位置上，增加一个补偿圈（膨胀节）。当壳体和管束热膨胀不同时，补偿圈发生缓慢的弹性变形来补偿因温差应力引起的热膨胀。一一、固固定定管管板板式式换换热热器器的的构构成成和和特特点点1、固定管板式换热器的构成固定管板式换热器由管箱、壳体、管板、管子等零部件组成，其结构较紧凑，排管较多，在相同直径下面积较大，制造较简单。 固定管板式换热器的结构特点是在壳体中设置有管束，管束两端用焊接或胀接的方法将管子固定在管板上，两端管板直接和壳体焊接在一起，壳程的进出口管直接焊在壳体上，管板外圆周和封头法兰用螺栓紧固，管程的进出口管直接和封头焊在一
3、起，管束内根据换热管的长度设置了若干块折流板。这种换热器管程可以用隔板分成任何程数。2、固定管板式换热器的特点固定管板式换热器结构简单，制造成本低，管程清洗方便，管程可以分成多程，壳程也可以分成双程，规格范围广，故在工程上广泛应用。壳程清洗困难，对于较脏或有腐蚀性的介质不宜采用。当膨胀之差较大时，可在壳体上设置膨胀节，以减少因管、壳程温差而产生的热应力。 固定管板式换热器的特点是： 、旁路渗流较小 、锻件使用较少，造价低； 、无内漏； 、传热面积比浮头式换热器大 20%30%。 3、固定管板式换热器的缺点是： 、壳体和管壁的温差较大，壳体和管子壁温差t50,当 t50时必须在壳 体上设置膨胀节
4、； 、易产生温差力，管板与管头之间易产生温差应力而损坏； 、壳程无法机械清洗； 、管子腐蚀后连同壳体报废，设备寿命较低；3、固定管板式换热器的机械设计固定管板式换热器的机械设计除了最关键的换热板片以外，还有两块墙板，我们称为框架板和压力板，框架板为外侧不可活动的墙板，压力板为换热板片另一侧的可用拉杆螺栓调整位置的墙板；数根拉杆螺栓，用来加紧框架板和压力板；立柱；上下导杆，连接在框架板和立柱之间，用来支撑并给压力板和换热半片导向；框架板和立柱上可安装底脚底脚，用于固定机器。除此以外，还可以有法兰，过滤器，温度计和压力计等一系列附件。换换热热器器的的分分类类二二、间间壁壁式式换换热热器器的的类类型
5、型夹夹套套式式换换热热器器 这种换热器是在容器外壁安装夹套制成 ,结构简单;但其加热面受容器壁面限制 ,传热系数也不高 .为提高传热系数且使釜内液体受热均匀,可在釜内安装搅拌器 .当夹套中通入冷却水或无相变的加热剂时 ,亦可在夹套中设置螺旋隔板或其它增加湍动的措施 ,以提高夹套一侧的给热系数.为补充传热面的不足 ,也可在釜内部安装蛇管 . 夹套式换热器广泛用于反应过程的加热和冷却。 沉沉浸浸式式蛇蛇管管换换热热器器 这种换热器是将金属管弯绕成各种与容器相适应的形状,并沉浸在容器内的液体中 .蛇管换热器的优点是结构简单 ,能承受高压 ,可用耐腐蚀材料制造 ;其缺点是容器内液体湍动程度低 ,管外给
6、热系数小 .为提高传热系数,容器内可安装搅拌器。 喷喷淋淋式式换换热热器器 这种换热器是将换热管成排地固定在钢架上，热 流体在管内流动,冷却水 从上方喷淋装置均匀淋下,故也称喷淋式冷却器 .喷淋式换热器的管外是一层湍动程度较高的液膜 ,管外给热系数较沉浸式增大很多 .另外,这种换热器大多放置在空气流通之处 ,冷却水的蒸发亦带走一部分 热量,可起到降低冷却水温度 ,增大传热推动力的作用 .因此,和沉浸式相比 ,喷淋式换热器的传热效果大有改善。 套套管管式式换换热热器器 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
7、 ,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。 板板式式换换热热器器 最典型的间壁式换热器 ,它在工业上的应用有着悠久的历史 ,而且至今仍在所有换热器中占据主导地位。主体结构由换热板片以及板间的胶条组成。长期在市场占据主导地位，但是其体积大，换热效率低，更换胶条价格昂贵（
8、胶条的更换费用大约占整个过程的1/3-1/2）.主要应用于液体-液体之间的换热，行业内常称为水水换热，其换热效率在5000w/m2.K。 为提高管外流体给热系数 ,通常在壳体内安装一定数量的横向折流档板。折流档板不仅可防止流体短路 ,增加流体速度 ,还迫使流体按规定路径多次错流通过管束 ,使湍动程度大为增加。常用的档板有圆缺形和圆盘形两种,前者应用更为广泛 .。 目前，由于我国新版 GMP 的推出，板式换热将逐渐退出食品，饮料，制药等卫生级别高的行业。 管管壳壳式式换换热热器器 管壳式(又称列管式 ) 换热器是管壳式换热器主要有壳体、管束、管板和 封头等部分组成 ,壳体多呈圆形 ,内部装有平行
9、管束或者螺旋管，,管束两端固定于管板上。在管壳换热器内进行换热的两种流体,一种在管内流动 ,其行程称为管程；一种在管外流动 ,其行程称为壳程。管束的壁面即为传热面。管子的型号不一，过程一般为直径16mm 20mm 或者25mm 三个型号，管壁厚度一般为 1mm，1.5mm，2mm 以及 2.5mm。进口换热器，直径最低可以到 8mm，壁厚仅为 0.6mm。大大提高了换热效率，今年来也在国内市场逐渐推广开来。管壳式换热器，螺旋管束设计，可以最大限度的增加湍流效果，加大换热效率。内部壳层和管层的不对称设计，最大可以达到 4.6 倍。这种不对称设计，决定其在汽 -水换热领域的广泛应用。最大换热效率可
10、以达到 14000w/m2.k，大大提高生产效率，节约成本。 同时，由于管壳式换热器多为金属结构，随着我国新版GMP 的推出，不锈钢 316L 为主体的换热器，将成为饮料，食品，以及制药行业的必选。 双双管管板板换换热热器器 也也称称 P P 型型换换热热器器，是是在在 管壳式换热器的两头各加一个管板，可以有效防止泄漏造成的污染。现在国产品牌较少，价格昂贵，一般在10 万元以上，进口可以到几十万。符合新版GMP 规定，虽价格昂贵，但决定其市场广阔。 混混合合式式换换热热器器 混合式热交换器是依靠冷、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
11、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中。 按照用途的不同，可将混合式热交换器分成以下几种不同的类型： ( (1 1) )冷冷却却塔塔( (或或称称冷冷水水塔塔) ) 在这种设备中，用自然通风或机械通风的方法，将生产中已经提高了温度的水进行冷却降温之后循环使用，以提高系统的经济效益。例如热力发电厂或核电站的循环水、合成氨生产中的冷却水等，经过水冷却塔降温之后再循环使用，这种方法在实际工程中得到了广泛的使用。
12、( (2 2) )气气体体洗洗涤涤塔塔( (或或称称洗洗涤涤塔塔) ) 在工业上用这种设备来洗涤气体有各种目的，例如用液体吸收气体混合物中的某些组分，除净气体中的灰尘，气体的增湿或干燥等。但其最广泛的用途是冷却气体，而冷却所用的液体以水居多。空调工程中广泛使用的喷淋室，可以认为是它的一种特殊形式。喷淋室不但可以像气体洗涤塔一样对空气进行冷却，而且还可对其进行加热处理。但是，它也有对水质要求高、占地面积大、水泵耗能多等缺点：所以，目前在一般建筑中，喷淋室已不常使用或仅作为加湿设备使用。但是，在以调节湿度为主要目的的纺织厂、卷烟厂等仍大量使用 ! ( (3 3) )喷喷射射式式热热交交换换器器 在
13、这种设备中，使压力较高的流体由喷管喷出，形成很高的速度，低压流体被引入混合室与射流直接接触进行传热，并一同进入扩散管，在扩散管的出口达到同一压力和温度后送给用户。 ( (4 4) )混混合合式式冷冷凝凝器器 这种设备一般是用水与蒸汽直接接触的方法使蒸汽冷凝。 蓄蓄热热式式换换热热器器 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
14、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。 蓄热式换热器一般用于对介质混合要求比较低的场合。 陶陶瓷瓷换换热热器器 陶陶瓷瓷换换热热器器是一种新型的列管式高温热能回收装置，主要成份为碳化硅，可以广泛用于冶金、机械、建材、化工等行业，直接回收各种工业窑炉排放的 8501400高温烟气余热，以获得高温助燃空气或工艺气体。 研制成的这种装置的换热 元件材料系一种新型碳化硅工程陶瓷，它具有耐高温和抗热冲击的优异性能，从 1000 风冷至室温，反复 50 次以上不出现裂纹；导热系数与 不锈钢等同；在氧化性
15、和酸性介质中具有良好的耐蚀性。在结构上成功地解决了热补偿和较好地解决了气体密封问题。该装置传热效率高，节能效果显著，用以预热助燃空气或加热某些过程的工艺气体，可节约一次能源，燃料节约率可达30 %55%，并可强化工艺过程，显著提高生产能力。 陶瓷换热器的生产工艺与窑具的生产工艺基本相同，导热性与抗氧化性能是材料的主要应用性能。它的原理是把陶瓷换热器放置在烟道出口较近，温度较高的地方，不需要掺冷风及高温保护，当 窑炉温度 1250-1450时，烟道出口的温度应是 1000-1300，陶瓷换热器回收余热可达到 450-750，将回收到的的热空气送进窑炉与 燃气形成混合气进行燃烧，这样直接降低生产成
16、本，增加经济效益。 陶瓷换热器在金属换热器的使用局限下得到了很好的发展，因因为为它它较较好好地地解解决决了了耐耐腐腐蚀蚀，耐耐高高温温等等课课题题 。它的主要优点是：导热性能好，高温强度高，抗氧化、抗热震性能好。寿命长，维修量小，性能可靠稳定，操作简便。 发发展展历历史史板板式式换换热热器器 二十世纪 20 年代出现板式换热器 ，并应用于 食品工业。以板代管制成的换热器，结构紧凑，传热效果好，因此陆续发展为多种形式。30 年代初，瑞典首次制成螺旋板换热器 。接着英国用 钎焊法制造出一种由铜及其合金材料制成的 板翅式换热器 ，用于飞机发动机的散热。 30 年代末，瑞典又制造出第一台板壳式换热器，用于纸浆工厂。在此期间，为了解决强腐蚀性介质的换热问题，人们对新型材料制成的换热器开始注意。 板板面面式式换换热热器器 60 年代左右，由于空间技术和尖端科学的迅速发展，迫切需要各种高效能紧凑型的换热器，再加上冲压、钎焊和密封等技术的发展，换热器制造工艺得到进
