波纹管换热器的基本结构及分类

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1、换热器知识波纹管换热器基本结构及适用范围波纹管换热器的结构按管板、壳体及其配合部分的形式可分为固定管板式、浮头式、釜 式。波纹管换热器的基本结构及分类U 型管式四种结构型式，与管壳式换热器中的固定管板式、浮头式、釜式及 U 型管式 四种结构型式大体上相同，所不同的是内部主要传热元件（换热管）不同而已。波纹管换热 器采用带波纹的换热管，而管壳式换热器采用光滑的直管作为换热管。具体选用哪种类型的 换热器要根据工作条件全面衡量同时应选择合适的流速来提高传热系数。 1固定管板式波纹管换热器这类换热器的特点是结构简单、紧凑，不堵不漏，运行平稳，安全可靠。换热管便于更 换。在同样的筒体直径内，排管数目最多

2、。管程可分成任何程数，可以改变程数来改变管内 流体的流速。然而，壳程清洗比较困难，不能进行机械清洗。筒体与换热管之间的膨胀差由 波纹管加以补偿，但补偿量不能太大。固定管板式波纹管换热器适用于温度小干350C、压为小于6.4MPa的场合，但最高温度与最大压力不能同时出现。2浮头式波纹管换热器浮头式波纹管换热器的特点是管束可以随意从筒体内抽出，管束的膨胀不受筒体的约 束，不会产生温差应力。膨胀量可大可小，管程可分成多管程，能在较高的温度和压力条件 下工作。但这类换热器结构复杂，造价高，材料消耗大，在装配时要考虑换热管的受力情况， 防止波纹换热管在不正常情况下工作。由于浮头端封头操作中无法检查，所以

3、在制造、安装 时要特别住意其密封性，否则易发生内漏。另外，管束与筒体之间的环隙较大，设计时要避 免短路。浮头式波纹管换热器几乎适用于任何场合，特别是壳程介质易堵易结垢的场合，此类换 热器使用起来更加便利。3釜式波纹管换热器釜式波纹管换热器上部设置适当的蒸发空间，同时兼有蒸发室的作用。蒸发室的尺寸由 蒸汽的性质、选择的流速来决定。概算时一般取最大直径为小端直径的1.52 倍，液面高度 通常比最上部的管子至少高出500mm。这类换热器与浮头式相差不多，但制造起来比浮头 式更难一些。相对来说，其费用也高一些。这类换热器主要应用于石化行业，重沸器是其应 用的一个典型例子。对干不洁净的工作介质和压力高的

4、情况均能适用。4. U型管式波纹管换热器U 型管式波纹管换热器的特点是管束不受约束，可以自由伸缩，不会因为管束与筒体之 间的温差而产生温度应力。与浮头式相比，其结构简单，密封连接少，管束可以抽出进行清 洗，而巨管束重量轻，易于抽出。由于只有一块管板，且无浮头，所以造价要比浮头式低。 然而，这类换热器在管板上排列的管子较少，管束中心一带存在间隙，流体易于短路.影响 传热效果.另外，U型管式波纹管换热器在制造上的主要难题是弯管问题，因此波纹换热管 在制造成U型管时采用组合件较好。由于U型波纹换热管在弯管范围内的曲率不一，管子 的长度不同，因此介质分布不均，里层的换热管不能更换，因而只能采用堵管的方

5、式来解决 管子的泄漏问题。管子堵了之后，报废率大（一根U型波纹换热管相当于两根直波纹换热 管）。由于管板只有一块，没有第二块管板的支撑作用，因此在相同情况下，比其它类型的 管板要厚一些。 U 型管式波纹管换热器不可能是单管程的，当流体的流量很大时，压力损 失非常大，因此这是一个明显的缺点。同时，对于大直径的换热设备， U 型管部分的支承 也是一个比较突出的问题。U 型管式波纹管换热器适用于管束与筒体温度相差较大，或壳程介质易于结垢，需要清 洗，又不适宜采用浮头式或固定管板式的场合。特别适用于高温高压流体，腐蚀性介质走管 程的情况，因为这样，高压空间小，可以减轻重量，节省耐蚀材料，减少热损失和节

6、约保温 材料。一般情况，u型管式波纹管换热器用于居民区、楼堂馆所的生活热水系统中居多。当然，波纹管换热器的型式除上面介绍的四种主要类型外，还有一些特别用途的换热器， 由于他们的特殊性及局限性，在这里就不一一介绍。波纹管换热器的分类波纹管换热器按使用可分为：加热器、冷凝器、蒸发器、重沸器、冷却器、预热器、深 冷器、过热器。加热器是把流体加热至必需的温度所使用的波纹管换热器，被加热流体没有发生相变， 如电厂首站用于供暖的加热器。冷凝器是用于冷却凝结性气体，并使其凝结液化的波纹管换热器。凝结气体包括有机气 体（如汽油气、乙醚气等）和无机气体（如水蒸汽等），把水蒸汽冷凝为水的换热器叫凝汽 庚 器。蒸发

7、器是用于加热流体并使其蒸发的波纹管换热器。重沸器是用于使装置中冷凝的液体再加热，并使其蒸发的波纹管换热器。这种换热器大 部分被应用于石化工业。过热器是用于把流体（一般是气体）加热到过热状态而使用的波纹管换热器。冷却器是 用于把流体冷却到必要温度而使用的波纹管换热器。如食品行业使用的冷却器，是把20C 以上的液体冷却到12C。预热器是预先加热流体使后序操作中的效率得到改番而使用的波纹管换热器。如电厂中 煤的燃烧需用空气，将其预热至100 C以上，这样燃烧起来就比较充分，热效率得到提高。 深冷器是用于把流体冷却到0C以下的很低温度所使用的波纹管换热器。 波纹管换热器技术知识 换热器的发展概况换热器

8、作为一种传热设备，被广泛地应用于炼油、化工、轻上、油田输油加热、城市的 集中供暖等领域。特别是从70年代以来，由于世界各国对能源危机的逐渐认识，对换热器 的设计、制造、结构改进及传热机理的研究从未间断过，各国科技工作者纷纷寻找节约能源 的途径，其中换热器以及换热元件的研究、开发越来越受到人们的重视。尤其是电子计算机 的应用，不仅节省了大量的人力、物力，提高了效率，而且可以进行最优设计与控制，使其 达到最佳技术经济性能。随着科学技术的不断发展，适用于各种工况的不同结构的换热器应运而生，而在换热设 备中应用最为广泛的是管壳式换热器，它比较容易清洗，易损件答易更换，特别的结构型式 允许这种换热器满足

9、几乎所有的场合，包括特别低和恃别高的压力和温度、大的温差、蒸发 与凝结以及严重污染和具有腐蚀性流体的情况。然而，这种换热器传热系数较低，因而决定 了其体积很大。同时，这种换热器易堵易结垢，清洗、维护工作量较大。 60年代后期，我 国独创制成了一种新型高效的伞板式换热器，它不仅具有一般板式换热器的特点（结构紧凑 重量轻、传热系数大等），而且还具有螺旋通道兼有螺旋板换热器的一些特点（减少污垢沉 积，不易结垢）。近年来，由于铝及铝合金钎焊技术的不断完善，促使另一种高效紧凑式的 新型换热器，即板翅式换热器得到广泛地应用。但这几种换热器都具有自身的局限性，不能 用于大流量、高温高压以及有严重污垢和腐蚀的

10、场合，因而在石油、化工等重要领域的应用 还很少。最近加多年，热管技术的不断完善，使得热管换热器在工业生产上的应用得到迅猛 发展，然而其制造工艺比较复杂，因而在一定程度上限制了它在工业领域的大量应用。近几年来，波纹管换热器的出现，标志着一场换热领域变革的到来。它是弹性力学与传 热学两大技术学科较完善的结合，是管壳式换热器的一次深刻的革命。它是在原有传统管壳 式换热器结构的基础上，用带有波纹的换热管取代了传统换热器中的光管，使流体在管内、 管外形成充分强化的湍流，从而达到强化传热的目的。它继承了管壳式换热器坚固耐用、安 全可靠等恃点，可用干几乎所有的场合，同时又克服了其换热能力差，易堵易结垢等缺点

11、。 与其它类型换热器相比，其综合性能指标处于领先水平。波纹管换热器强化传热机理 根据传热学知道，要增加换热设备所传递的热量有三条途径：提高传热系数；增大换热 面积；增大对数平均温差。增大对数平均温差，这与流体流经换热器前后的工况有关。近年来，用热力学第二定律 分析换热器的工作情况知道，要尽量减少换热器的炯 值，这样一来，非但不能增加对数平 均温差，有时还要设法减小对数平均温差以降低拥值，如若一味地选择高对数平均温差，势 必会导致能耗的大幅度增加，这是不可取的途径。 在同样的条件下，随着换热面积的增加，换热量也随之增加。对一个换热系统来说，从经济 效果来看，在一定限度内增大换热面积是有利的：但一

12、味地增加换热面积，又会造成设备体 积的庞大，成本的大幅度增加。因此，单纯增加换热面积，有时是得不偿失的，应综合权衡 其利弊。长期以来，提高设备的传热系数一直是各国研究的方向。要想提高传热系数,必须使管 内外的流体的换热系数相匹配，才能使传热系数大幅度增加。另外，降低换热管内外表面的 结垢程度，减小换热管的壁厚，都可以使传热系数得到不同程度地提高。而管内外的换热系 数以及污垢系数又与换热管的传热表面有很大关系，因此提高传热系数的研究方向之一是研 制、开发新型高效的换热元件波纹换热管，由它组成的换热器称为波纹管换热器。工作时， 流体在波纹管内、外不停地流动，流体的速度不断地变化，形成对换热管管壁的

13、“冲刷”作用， 因此， “撕裂”边界层，使换热管内外表面的传热均得到明显地增强。 波纹管换热器有如下主要待点： 传热系数高由于流体在管内外形成充分强化的湍流，因而传热系数大大提高。 抗污垢作用由于流体不断改变方向而“冲刷”壁面，因而沉积物质不易在壁面停留。 另外，该元件的截面呈大波纹形，耐压能力大大提高。因此可以采用薄壁的不锈钢材料， 防腐能力也大大增强。同时又由于具有波纹，加之波纹的“热胀冷缩”作用，使垢层产生裂纹 而脱落，随着流体的“冲刷”作用而“洁净”了管壁。因此，波纹管换热器能够保持连续而稳定 的高效换热性能。总之，用波纹管作为换热元件，实现了强化传热。波纹管换热器的传热系数比原管壳式

14、 换热器提高了很多，由于管壁很薄，其外径与内径之比近似为1。 波纹管换热器与其它类型换热器的比较波纹管换热器的主要元件（波纹换热管）的换热系数在相同雷诺数下远高于光滑管，这 说明采用波纹管换热器在相同换热量下可减少换热面积。由于波纹管具有很高的换热系数， 因此不必采用很高的流速，这样可以降低波纹管换热器的阻力，减少换热器附属设备投资， 同时也可以降低换热器的运行费用。波纹管换热器的传热系数，在相同的流速下，是管壳式 换热器的二倍以上。从综合效果而言，波纹管换热器优于其它类型换热器。 换热器的构造原理换热器是实现化工生产过程中热量交换和传递不可缺少的设备。在热量交换中常有一些 腐蚀性、氧化性很强

15、的物料，因此，要求制造换热器的材料具有抗强腐蚀性能。换热器的分 类比较广泛：反应釜 压力容器 冷凝器 反应锅 螺旋板式换热器 波纹管换热器 列管换热器 板式换热器 螺旋板换热器 管壳式换热器 容积式换热器 浮头式换热器 管式换热器 热管 换热器 汽水换热器 换热机组 石墨换热器 空气换热器 钛换热器 换热设备，要求制造换热 器的材料具有抗强腐蚀性能。它可以用石墨、陶瓷、玻璃等非金属材料以及不锈钢、钛、钽、 锆等金属材料制成。但是用石墨、陶瓷、玻璃等材料制成的有易碎、体积大、导热差等缺点， 用钛、钽、锆等稀有金属制成的换热器价格过于昂贵，不锈钢则难耐许多腐蚀性介质，并产 生晶间腐蚀。板式换热器的

16、构造原理、特点：板式换热器由高效传热波纹板片及框架组成。板片由螺栓夹紧在固定压紧板及活动压紧 板之间，在换热器内部就构成了许多流道，板与板之间用橡胶密封。压紧板上有本设备与外 部连接的接管。板片用优质耐腐蚀金属薄板压制而成，四角冲有供介质进出的角孔，上下有 挂孔。人字形波纹能增加对流体的扰动，使流体在低速下能达到湍流状态，获得高的传热效 果。并采用特殊结构，保证两种流体介质不会串漏。螺旋板式换热器的构造原理、特点：螺旋板式换热器是一种高效换热器设备,适用汽汽、汽液、液液，对液传热。它 适用于化学、石油、溶剂、医药、食品、轻工、纺织、冶金、轧钢、焦化等行业。按 结构 形式可分为不可拆式（I型）螺旋板式及可拆式（II型、III型）螺旋板式换热器。 列管式换热器的构造原理、特点：列管式换热器（又名列管式冷凝器），按材质分为碳钢列管式换热器，不锈钢列管式换 热器和碳钢与不锈钢混合列管式换热器三种，按形式分为固定管