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1、a刖 它的部分热量传递给冷流体的设备，又称热交换器。!日常生活中取暖用的暖气散热片、汽轮机装置中的凝汽器和航天火 的油冷却器等，都是换热器。它还广泛应用于化工、石油、动力和原子能等工业部门。 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的主要设 换热器既可是一种单独的设备，如加热器、冷却器和凝汽器等；也可是某一工艺设备的 组成部分，如氨合成塔内的热交换器。由于制造工艺和科学水平的限制，早期的换热器只能采用简单的结构，而且传热面积小、体积大和笨重，如蛇管式换热器等。随着制造工艺的发展，逐步形成一种管壳式换热器，它 不仅单位体积具有较大的传热面积，而且传热效果也较好，长期以来在
2、工业生产中成为一种 典型的换热器。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。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一步完善，从而推动了紧凑型板面式
3、换热器的蓬勃发展和广泛应用。此外，自60 年代开始，为了适应高温和高 压条件下的换热和节能的需要，典型的管壳式换热器也得到了进一步的发展。 70 年代中期 为了强化传热，在研究和发展热管的基础上又创制出热管式换热器。换热器按传热方式的不同可分为混合式、蓄热式和间壁式三类。混合式换热器是通过冷、热流体的直接接触、混合进行热量交换的换热器，又称接触式 换热器。由于两流体混合换热后必须及时分离，这类换热器适合于气、液两流体之间的换热。例如，化工厂和发电厂所用的凉水塔中，热水由上往下喷淋，而冷空气自下而上吸入，在填 充物的水膜表面或飞沫及水滴表面，热水和冷空气相互接触进行换热，热水被冷却，冷空气 被加
4、热，然后依靠两流体本身的密度差得以及时分离。蓄热式换热器是利用冷、热流体交替流经蓄热室中的蓄热体（填料）表面，从而进行热量交换的换热器，如炼焦炉下方预热空气的蓄热室。这类换热器主要用于回收和利用高温废气 的热量。以回收冷量为目的的同类设备称蓄冷器，多用于空气分离装置中。间壁式换热器的冷、热流体被固体间壁隔开，并通过间壁进行热量交换的换热器，因此 又称表面式换热器，这类换热器应用最广。间壁式换热器根据传热面的结构不同可分为管式、板面式和其他型式。管式换热器以管 子表面作为传热面，包括蛇管式换热器、套管式换热器和管壳式换热器等；板面式换热器以 板面作为传热面，包括板式换热器、螺旋板换热器、板翅式换
5、热器、板壳式换热器和伞板换 热器等；其他型式换热器是为满足某些特殊要求而设计的换热器，如刮面式换热器、转盘式 换热器和空气冷却器等。换热器中流体的相对流向一般有顺流和逆流两种。顺流时，入口处两流体的温差最大， 并沿传热表面逐渐减小，至出口处温差为最小。逆流时，沿传热表面两流体的温差分布较均 匀。在冷、热流体的进出口温度一定的条件下，当两种流体都无相变时，以逆流的平均温差 最大顺流最小。在完成同样传热量的条件下，采用逆流可使平均温差增大，换热器的传热面积减小； 若传热面积不变，采用逆流时可使加热或冷却流体的消耗量降低。前者可节省设备费，后者 可节省操作费，故在设计或生产使用中应尽量采用逆流换热。
6、当冷、热流体两者或其中一种有物相变化（沸腾或冷凝）时，由于相变时只放出或吸收汽 化潜热，流体本身的温度并无变化，因此流体的进出口温度相等，这时两流体的温差就与流 体的流向选择无关了。除顺流和逆流这两种流向外，还有错流和折流等流向。在传热过程中，降低间壁式换热器中的热阻，以提高传热系数是一个重要的问题。热阻 主要来源于间壁两侧粘滞于传热面上的流体薄层（称为边界层），和换热器使用中在壁两侧形 成的污垢层，金属壁的热阻相对较小。增加流体的流速和扰动性，可减薄边界层，降低热阻提高给热系数。但增加流体流速会 使能量消耗增加，故设计时应在减小热阻和降低能耗之间作合理的协调。为了降低污垢的热 阻，可设法延缓
7、污垢的形成，并定期清洗传热面。一般换热器都用金属材料制成，其中碳素钢和低合金钢大多用于制造中、低压换热器； 不锈钢除主要用于不同的耐腐蚀条件外，奥氏体不锈钢还可作为耐高、低温的材料；铜、铝 及其合金多用于制造低温换热器；镍合金则用于高温条件下；非金属材料除制作垫片零件外， 有些已开始用于制作非金属材料的耐蚀换热器，如石墨换热器、氟塑料换热器和玻璃换热器 等。什么是换热器？换热器具体分为几类？换热器 是指两种不同温度的流体进行热量交换的设备。换热器的作用可以是以热量交 换为目的。即在确定的流体之间，在一定时间内交换一定数量的热量;也可以是以回收热量 为目的，用于余热利用;也可以是以保证安全为目的
8、，即防止温度升高而引起压力升高造成 某些设备被破坏。换热器的作用不同，其设计、选型、运行工况也各不相同。对换热器的基 本要求是换热器要满足换热要求，即达到需求的换热量和热媒温度;换热器的热损失要少， 换热效率要高;流动阻力要小;要有足够的机械强度，抗腐蚀和抗损坏能力要强，维护工作量 要少;结构要合理，工作要安全可靠，即零部件之间因为温升而产生的热应力不会导致换热 器破裂;要便于制造、安装和检修;经济上要合理，设奋全寿命期的总投资要少（总投资包括 设备及附属装置初投资费用和运行维护管理费用）;生活热水系统的换热器应易于清除水垢， 以上要求常常相互制约，难于同时满定，因此应视具体情况，在换热器的选
9、型和设计中有所 侧重，满足工程对换热器的主要要求。因为换热器故障率较低，并且供暖为季节性负荷，有 足够的检修时间，生活热水系统暂停供热也不会造成重大影响，所以可不设备用换热器。换 热器台数的选择和单台能力的确定应适应热负荷的分期增长，并考虑供热的可靠性。换热器 按照换热介质不同可分为水-水换热器和汽-水患热器；按照工作原理不同可分为间壁式、直 接接触式、蓄热式和热管式换热器。表面式换热器 又称间壁式换热器。是指通过传热表面间接加热的换热器。由于表面式 换热器冷热流体传热时被固体壁面所隔开，热流体和冷流体通过壁面进行热量传递，所以与 直接接触式换热器相比，换热效率较低，常用在两种流体不容渗混的场
10、合。主要有管式、容 积式、板式、螺旋板式等形式。管式换热器 是指利用薄壁金属管的管壁换热的表面式换热器。计算时应考虑换热表面 污垢的影响，传热系数计算时应考虑污垢修正系数。管壳式换热器 是指由圆筒形壳体和装配在壳体内的带有管板的管束所组成的管式换 热器。结构简单、造价低、流通截面较宽、易于清洗水垢;但传热系数低、占地面积大。管 壳式换热器有固定管板式汽-水换热器、带膨胀节管壳式汽-水换热器、浮头式汽-水换热器、 u 彩管壳式汽-水换热器、波节型管壳式汽- 水换热器、分段式水- 水换热器等儿种类型。套管式换热器 是指由管子制成管套管等构件组成的管式换热器。板式换热器 是指不同温度的流体交错在多层
11、紧密排列的薄壁金属板间流动换热的表 面式换热器。主要由传热板片、固定盖板、活动盖板、定位螺栓及压紧螺栓组成，板片之间 用垫片进行密封。由于板片表面的特殊结构，能使流体在低流速下发生强烈湍动，从而强化 了传热过程。板式换热器结构紧凑，拆洗方便，传热系数高，适应性大，节省材料，但板片 间流通截面狭窄，易形成水垢和沉积物，造成堵塞，密封垫片耐热性差时易渗漏。此种换热 器常用于供暖系统。办事换热器计算时应考虑换热便面污垢的影响，传热系数计算时应考虑 污垢修正系数。螺旋板式换热器 是指由两张平行金属板卷制两个螺旋通道组成的表面式换热器，两种 流体分别在螺旋板两侧流动换热。螺旋板式换热器结构紧凑，传热系数
12、一般高于管壳式换热 器，与板式换热器相比，流通截面较宽，不易堵塞。其主要缺点是不能拆卸清洗。混合式换热器 又称直接接触式换热器。是指两种不同温度的流体直接接触进行热交换 与质交换的换热。其传热效率较高，主要有淋水式和喷管式换热器等。淋水式换热器 是指水通过若干级淋水盘上的细孔呈分散状态流下与蒸汽直接接触的 混合式换热器。主要由壳体和淋冰盘组成，被加热水由上部迸人，经淋水盘上筛孔分成细流 流下，蒸汽由壳体上mU或下部迸人，与被加热水接触凝结放热，被加热后的热水从换热器 下部送出。与表面式换热器相比，淋水式换热器换热效率高，在相同设计热负荷条件下， 换热面积小，设备紧凑;但不能回收纯凝结水，所以应
13、用时会增加热源水处理设备的容量， 并需考虑利用系统多余凝水量的问题。此种换热器除了换热功能外，还兼有储水箱的作用 （可替代供暖系统的膨胀水箱）和定压作用 （可以利用壳体内的蒸汽压力对系统进行定压）。喷管式换热器 是指被加热水流过喷管时，与从喷管管壁上许多斜向小孔喷进来的蒸汽 直接接触的混合是换热器。主要由外壳、喷嘴、泄水栓、网盖和填料组成。被加热水通过拉伐尔管形喷管时，蒸汽从喷管外侧由喷管管壁小孔喷入水中，两者在高 速流动中很快地混合，将水加热。喷管式换热器体积小，制造简单，安装方便，调节灵敏， 加热温差大，运行平稳，但换热量不大，一般只用于热水供应和小型热水供暖系统上，用于 供暖系统时，多设
14、置在循环水泵的出水口侧。汽-水换热器 是指加热介质为蒸汽、被加热介质为谁的换热器。水-水换热器 是指加热介质与被加热介质都是水的换热器。容积式换热器 是指被加热水流通截面大、水流速度低，除了换热外还有储存热水作用 的换热器。主要由壳体和并联在一起的u形弯管管束组成，蒸汽或热水自管内流过，其壳体 的大小根据储水容量确定。计算时应考虑换热表面污垢的影响，传热系数计算时按考虑水垢 热阻的方法进行。主要特点是兼起储水箱作用。易于清除水垢，但传热系数比管壳式换热器 低得多，主要用于热水供应系统。快速换热器 是指加热介质与被加热介质都以较高的流速流动，以求得强烈热交换的换 热器。热效率高，结构紧凑，占地面积小，但水头损失大，不能储存热水供调节使用。若用 水不均匀或热介质压力不稳定时，水温不易调节;给水水质差时，换热器结垢严重，不易清 洗。常用于热水供应系统。热管式换热器 是指利用热管原理实现热交换的换热器。有若干支热管组成的换热管束 通过中隔板置于壳体内构成，中热管式换热器是指利用热管原理实现热交换的换热器。有若 干支热管组成的换热管束通过中隔板置于壳体内构成，中隔板与热管加热段、冷却段及相应 的壳体内腔分别形成热、冷流体通道，热、冷流体在通道申横掠热管束连续流动实现传热 多用于余热回收工程。
