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1、三三. 换热器换热器一、概述换热器：实现热量交换的设备。换热器是工艺过程必不可少的单元设备，广泛用于石油、化工、轻工、制药、食品、机械、冶金、动力等工程领域中。1二、分类二、分类: 按用途：按用途：预热器：预热器：用于流体的预热，以提高整套工艺装置的效率。加热器：加热器：用于把流体加热到所需温度，被加热流体在加热过程中不发生相变。冷却器：冷却器：用于冷却流体，使其达到所需温度。冷凝器冷凝器：用于冷却凝结性饱和蒸汽，使其放出潜热而凝结液化再沸器：再沸器：用于加热已被冷凝的液体，使其再受热汽化。为蒸馏过程专用设备。蒸发器：蒸发器：用于加热液体，使其蒸发汽化。 2 按传热特征按传热特征 直接接触式：
2、直接接触式：冷、热流体直接混合冷、热流体直接混合 3 按传热特征按传热特征 直接接触式：直接接触式：冷、热流体直接混合冷、热流体直接混合凉水塔是用来冷却循环水的，具体方式是将温度较高的循环水从塔顶喷淋下来（有点像下雨），在这个过程中与空气充分接触换热，达到冷却的目的，所以你看到冒出来的都是白色的水汽，而不是灰黑色的烟 4蓄热式：蓄热式： 间壁式：间壁式：冷、热两流体由金属壁隔开，不直接接触冷、热两流体由金属壁隔开，不直接接触冷流体热流体热流体冷流体 蓄热式换热器示意图 v借助于热容量较大的固体蓄热体，将热量由热流体传给冷流体。当蓄热体与热流体接触时，从热流体处接受热量，蓄热体温度升高，然后与冷
3、流体接触，将热量传递给冷流体，蓄热体温度下降，从而达到换热的目的。特点是结构简单，可耐高温，体积庞大，不能完全避免两种流体的混和。v适于高温气体热量的回收或冷却适于高温气体热量的回收或冷却。5 1、夹套式换热器、夹套式换热器 结构及用途结构及用途：在容器在容器外壁安装夹套制成。主要外壁安装夹套制成。主要用于用于反应过程反应过程的加热或冷的加热或冷却。却。 优点：优点：结构简单结构简单 缺点：缺点：传热面受容器传热面受容器壁面限制，传热系数小。壁面限制，传热系数小。 为提高传热系数，可在釜为提高传热系数，可在釜内内安装搅拌器安装搅拌器。 夹夹 套套 式式 换换 热热 器器加热蒸汽釜冷凝水物料物料
4、搅拌器一、间壁式换热器的类型一、间壁式换热器的类型62、沉浸式蛇管换热器、沉浸式蛇管换热器 结构：结构：这种换热器多以金属管子绕成，或制成各种这种换热器多以金属管子绕成，或制成各种与容器相适应的情况，并沉浸在容器内的液体中。与容器相适应的情况，并沉浸在容器内的液体中。 蛇 管 的 形 状7 优点：优点：结构简单，便于防腐，能承受高压。结构简单，便于防腐，能承受高压。 缺点：缺点：由于容器体积比管子的体积大得多，因此管由于容器体积比管子的体积大得多，因此管外流体的对流传热系数较小。外流体的对流传热系数较小。为提高传热系数，容器为提高传热系数，容器内可安装搅拌器。内可安装搅拌器。 83、喷淋式换热
5、器、喷淋式换热器 结构：结构：将蛇管成排地将蛇管成排地固定于钢架上，被冷却的固定于钢架上，被冷却的流体在管内流动，冷却水流体在管内流动，冷却水由管上方的喷淋装置中均由管上方的喷淋装置中均匀淋下，故又称喷淋式冷匀淋下，故又称喷淋式冷却器。却器。直管水槽 喷喷 淋淋 式式 冷冷 却却 器器 优点：优点：传热推动力大，传热效果好，便于检修和清洗传热推动力大，传热效果好，便于检修和清洗 缺点：缺点：喷淋不易均匀喷淋不易均匀9104、套管式换热器、套管式换热器 优点：优点：进行热交换时使一种流体在内管流过，另一进行热交换时使一种流体在内管流过，另一种则在套管间的环隙中通过。流速高，传热系数大，种则在套管
6、间的环隙中通过。流速高，传热系数大，逆流流动，平均温差最大，逆流流动，平均温差最大，结构简单，能承受高压，结构简单，能承受高压，应用方便。应用方便。 结构：结构：将两种直径大小不将两种直径大小不同的直管装成同心套管，并同的直管装成同心套管，并可用可用U形肘管把管段串联起形肘管把管段串联起来，来，每一段直管称作一程。每一段直管称作一程。 缺点：缺点：介质流量较小，热负荷不大。介质流量较小，热负荷不大。115、列管式换热器、列管式换热器 列管式换热器又称为列管式换热器又称为管壳式换热器管壳式换热器，是最典型的间，是最典型的间壁式换热器，历史悠久，应用广泛。壁式换热器，历史悠久，应用广泛。 优点：优
7、点：单位体积设备所能提供的传热面积大，传单位体积设备所能提供的传热面积大，传热效果好，结构坚固，可选用的结构材料范围宽广，热效果好，结构坚固，可选用的结构材料范围宽广，操操作弹性大，作弹性大，大型装置中普遍采用。大型装置中普遍采用。 常见的类型有：常见的类型有：固定板式换热器、固定板式换热器、U形管换热器、形管换热器、浮头式换热器。浮头式换热器。121314（1）列管式换热器的结构）列管式换热器的结构 结构：结构：壳体、管束、管板、折流挡板和封头壳体、管束、管板、折流挡板和封头。 一种流一种流体在管内流动，其行程称为体在管内流动，其行程称为管程管程；另一种流体在管外；另一种流体在管外流动，其行
8、程称为流动，其行程称为壳程壳程。管束的壁面即为传热面。管束的壁面即为传热面。 管束结构管束结构结构示意结构示意15 单程：单程： 流体在管内每通过管束一次流体在管内每通过管束一次 一管程一管程 流体在管外流体在管外每通过壳体一次每通过壳体一次 一壳程一壳程 多程：多程： 多管程：多管程：封头内设置分程封头内设置分程隔板，隔板，单管程单管程多管程多管程 多壳程：多壳程： 相当于相当于单壳程串联单壳程串联，传热面积，传热面积增大增大单管程固定管板换热器t1t2T1T216双管程固定管板换热器双管程固定管板换热器流通截面积：流通截面积：传热面积：传热面积：管程数管程数，流通截面积流通截面积，管内流速
9、管内流速，i，可，可强化传热强化传热17单管程换热器管、壳程流体流动单管程换热器管、壳程流体流动18双管程换热器内的流体流动双管程换热器内的流体流动19常用形式常用形式：弓形、圆盘形弓形、圆盘形折流挡板折流挡板作用：作用：提高壳程流体湍动程度提高壳程流体湍动程度( (Re100 湍流湍流),),增大增大0 0，强化传热。，强化传热。冲刷沉积物，减小污垢热阻；对壳冲刷沉积物，减小污垢热阻；对壳体起体起支撑作用支撑作用。代价：代价：壳体阻力壳体阻力，系统动力消耗，系统动力消耗20 弓形弓形圆盘形圆盘形2122（2） 分类及特点分类及特点 管、壳温度不同，管、壳温度不同，产生热应力，当产生热应力，当
10、t50时时，管，管弯曲、断裂或管板变形，为此，采用各种补偿办法消除弯曲、断裂或管板变形，为此，采用各种补偿办法消除或减小热应力。或减小热应力。固定管板式固定管板式 安装膨胀节安装膨胀节U形管式形管式 本身具有补偿能力本身具有补偿能力浮头式浮头式 本身具有补偿能力本身具有补偿能力根据所采取的温差补偿措施，根据所采取的温差补偿措施，列管式换热器可分为：列管式换热器可分为：23a）固定管板式换热器）固定管板式换热器特点：特点： 结构简单，成本低，可能结构简单，成本低，可能产生较大的热应力产生较大的热应力，壳程不易机械清洗；壳程不易机械清洗；适用：适用： 壳程流体不易结垢或容易化学清洗，壳体与传壳程流
11、体不易结垢或容易化学清洗，壳体与传 热管壁温度之差小于热管壁温度之差小于50 C，否则加膨胀节。，否则加膨胀节。单管程固定管板换热器单管程固定管板换热器24带膨胀节的固定管板换热器25262728b）U形管换热器形管换热器特点：特点：具有具有温度补偿温度补偿作用，管程不易清洗。作用，管程不易清洗。适用：适用：可用于高温高压，适用于管程为洁净而不易结垢可用于高温高压，适用于管程为洁净而不易结垢的流体。的流体。结构结构:29U U型管换热器内的流体流动型管换热器内的流体流动30 c）浮头式换热器）浮头式换热器 结构结构:31浮头式换热器特点：特点：消除了温差应力、便于清洗和检修；结构复杂、消除了温
12、差应力、便于清洗和检修；结构复杂、 成本高，但应用广泛。成本高，但应用广泛。326、其他类型换热器、其他类型换热器（1）各种板式换热器）各种板式换热器优点：优点：传热系数大、结构紧凑、操作灵活性大、金属材传热系数大、结构紧凑、操作灵活性大、金属材料消耗量低、加工容易、检修清洗方便。料消耗量低、加工容易、检修清洗方便。缺点：缺点：允许操作压力比较低、操作温度不能太高、处理允许操作压力比较低、操作温度不能太高、处理量不大。量不大。板式换热器的板片和板面波纹形状板式换热器的板片和板面波纹形状板式换热器流向示意图板式换热器流向示意图33螺旋板式换热器螺旋板式换热器 34（2）热管换热器）热管换热器新型传热元件新型传热元件热热 管管优点：优点：传热能力大、应用范围广、结构简单、工作可靠传热能力大、应用范围广、结构简单、工作可靠适用：适用：尤其适用于某些等温性要求较高的场合尤其适用于某些等温性要求较高的场合35
