第五章換熱器

第五章換熱器1第一節(jié)換熱器概述一、定義

換熱器是用來完成各種不同傳熱過程的設備。

1、如：開水鍋爐、水杯、冰箱、空調等。2、是許多工業(yè)部門廣泛應用的通用工藝設備。通常，在化工廠的建設中，換熱器約占總投資的11％～40％。那么衡量一臺換熱器好壞的標準是什么呢？第一節(jié)換熱器概述一、定義換熱器是用來完成23.可靠性滿足操作條件,強度足夠,保證使用壽命二、衡量標準2.合理性1.先進性可制造加工，成本可接受傳熱效率高，流體阻力小，材料省3.可靠性滿足操作條件,強度足夠,保證使用壽命二、衡量標準3化工生產對換熱設備提出的要求是：傳熱效率高，流體阻力??；強度、剛度、穩(wěn)定性足夠；結構合理，節(jié)省材料，成本較低；制造、裝拆、檢修方便等。由于要全面滿足上述要求是非常困難的，因而產生了各種各樣的換熱器，以適應各種特定的工藝條件。化工生產對換熱設備提出的要求是：由于要全面滿足上述要求是非4三、不同目的的換熱器

冷卻器（cooler）冷凝器（condenser）蒸發(fā)器（發(fā)生相變）（evaporator）加熱器（一般不發(fā)生相變）（heater）再沸器（reboiler）廢熱鍋爐（wasteheatboiler）三、不同目的的換熱器冷卻器（cooler）冷凝器（cond5四、換熱器的基本類型按傳熱方式或工作原理分類1、混合式換熱器（直接接觸式）通過冷熱流體直接混合進行熱量交換的設備稱為混合式換熱器，或直接式換熱器，如冷卻塔、氣壓冷凝器、在傳質的同時進行傳熱的塔設備等。結構簡單，傳熱效果好，但不能用于發(fā)生反應或有影響的流體之間局限：只適用于允許兩流體混合的場合。圖2-1直接接觸式換熱器熱流體冷流體熱流體冷流體實例：冷卻塔、氣壓冷凝器四、換熱器的基本類型按傳熱方式或工作原理分類1、混合式換熱器62、蓄熱式溫度較高的場合，但有交叉污染，溫度波動大圖7-2蓄熱式換熱器冷流體冷流體熱流體熱流體蓄熱式換熱器利用冷熱兩種流體交替通過換熱器內的同一通道而進行熱量傳遞。局限：不能用于兩流體不允許混合的場合。2、蓄熱式溫度較高的場合，但有交叉污染，溫度波動大圖7-2蓄7最新-第五章換熱器-課件8最新-第五章換熱器-課件93、間壁式重點——又稱表面式換熱器利用間壁（固體壁面）進行熱交換。冷熱兩種流體隔開，互不接觸，熱量由熱流體通過間壁傳遞給冷流體。應用最為廣泛，形式多種多樣，如管殼式換熱器、板式換熱器等3、間壁式重點——又稱表面式換熱器應用最為廣泛，形式多種多樣10中間載熱體式換熱器中間載熱體式換熱器11最新-第五章換熱器-課件12換熱器的分類（1）按傳熱方式可分為：直接接觸式、蓄熱式、間壁式、中間載體式。（2）按其工藝用途可分為：冷卻器（cooler）、冷凝器（condenser）、加熱器（一般不發(fā)生相變）（heater）、蒸發(fā)器（發(fā)生相變）（evaporator）、再沸器（reboiler）、廢熱鍋爐（wasteheatboiler）。（3）、按材料分類：分為金屬材料和非金屬材料換熱器。換熱器的分類（1）按傳熱方式可分為：直接接觸式、蓄熱式、間壁13第二節(jié)換熱器的基本結構管殼式換熱器是把換熱管束與管板連接后，再用筒體與管箱包起來，形成兩個獨立的空間。管內的通道及與其相貫通的管箱稱為管程；管外的通道及與其相貫通的部分稱為殼程。主要分為:固定管板換熱器;浮頭式換熱器;U形管式換熱器以及填料函式換熱器.第二節(jié)換熱器的基本結構管殼式換熱器是把換熱14最新-第五章換熱器-課件151.管殼式換熱器管殼式換熱器是由圓柱形殼體和安裝在殼體內的許多管子組成的管束構成的。管殼式換熱器是間壁式換熱設備中應用最多的一種結構形式。

1.管殼式換熱器16管殼式換熱器管殼式換熱器17列管式換熱器列管式換熱器18最新-第五章換熱器-課件19最新-第五章換熱器-課件20管殼式換熱器優(yōu)點結構堅固，對壓力和溫度的適用范圍大。管內清洗方便，清潔流體宜走殼程。處理量大。缺點傳熱效率、結構緊湊性、單位換熱面積的金屬耗量等不如新型換熱器。管殼式換熱器優(yōu)點結構堅固，對壓力和溫度的適用范圍大。管內清洗21固定管板式換熱器

浮頭式換熱器U形管式換熱器填料函式換熱器基本類型

管殼式換熱器由管束、管板、殼體，各種接管等主要部件組成。根據其結構特點，可分為固定管板式、浮頭式、U形管式、填料函式等四種形式。固定管板式換熱器浮頭式換熱器U形管式換熱器填料函式換熱器基22最新-第五章換熱器-課件23

兩端管板采用焊接方式與殼體連接固定。優(yōu)點為:結構簡單、管板有管子支承，比較薄，管子方便更換清洗。缺點：管外清洗困難，熱應力比較大。它適用于殼體與管子溫差小的場合；當殼體與管子溫差大時，可在殼體上設置膨脹節(jié)，以減小兩者因溫差而產生的熱應力。

兩端管板采用焊接方式與殼體連接固定。優(yōu)點24最新-第五章換熱器-課件25分程隔板分程隔板26單程列管式換熱器單程列管式換熱器1—外殼2—管束3、4—接管5—封頭6—管板7—擋板單程列管式換熱器27雙程列管式換熱器雙程列管式換熱器1—殼體2—管束3—擋板4—隔板雙程列管式換熱器雙28最新-第五章換熱器-課件29最新-第五章換熱器-課件30最新-第五章換熱器-課件31最新-第五章換熱器-課件32（2）浮頭式換熱器

兩端管箱一個是固定的，另一個則是浮動的；設計目的為：⑴管束可從殼體內抽出，便于清洗；⑵管束可自由伸縮，消除了熱應力。適用于殼體與管束間溫差大且需經常進行管內外清洗的場合。缺點：該設備結構復雜，造價高，排管數少，增大了旁路流路，影響了熱效率，而且浮頭處的泄露不易發(fā)現。（2）浮頭式換熱器兩端管箱一個是固定的，另一個則是33最新-第五章換熱器-課件34（3）U形管式換熱器可彌補浮頭式換熱器結構復雜、造價高的不足，同時又保留換熱管束可以抽出，熱應力可以消除的優(yōu)點。這種換熱器只有一塊管板，換熱管彎成U形，管子的兩端均固定在這一塊管板上，中間用分程隔板隔開。該換熱器中間空隙較大，易短路，內層換熱管一旦發(fā)生泄漏，只能堵塞而不能更換，只適合于管殼程溫差較大的場合。（3）U形管式換熱器可彌補浮頭式換熱器結352.1.2.3U形管式換熱器1）、結構特點：只有一塊管板，換熱管呈U形。圖2—10U型管式換熱器結構圖2）、優(yōu)點：結構簡單，價格便宜，承受能力強，不會產生熱應力。2.1.2.3U形管式換熱器1）、結構特點：只有一塊管板，363）、缺點：布板少，管板利用率低，管子壞時不易更換。

4）、適用場合：特別適用于管內走清潔而不易結垢的高溫、高壓、腐蝕性大的物料。圖2—10U型管式換熱管箱器結構圖圖2—10U型換熱管結構圖3）、缺點：布板少，管板利用率低，管子壞時不易更換。

4）37（4）填料函式換熱器是浮頭式換熱器的一種改型結構，它把原置于殼程內部的浮頭移至體外，用填料函來密封殼程內介質的外泄。因此由原先的靜密封改為了動密封，易發(fā)生泄漏。

（4）填料函式換熱器是浮頭式換熱器的一種改型結構，它把原置于38(2)蛇管式換熱器蛇管式換熱器由彎曲成蛇形的管子組成。蛇管的彎曲形狀有折曲形、螺旋形、方形、盤形等形狀。蛇管的材料常有鋼管、有色金屬管、陶質管、石墨管等。蛇管式換熱器有沉浸式和噴淋式兩種結構。(2)蛇管式換熱器39沉浸蛇管換熱器式將蛇管浸在有液體的容器內。當蛇管內通入液體時，為使整個管中經常充滿液體，液體應從蛇管的下端送入，上端流出。當蛇管內通入蒸汽時，為了避免因管內積存冷液而產生水擊與阻塞，蒸汽應從上部進入，冷凝液從下端排出。沉浸蛇管換熱器通常用于對管內流體的冷卻、冷凝或者是用于使管外流體加熱、冷卻和蒸發(fā)等。優(yōu)點：結構簡單，造價低，操作管理方便，蛇管內可承受高壓，還可用在傳熱面積不大的反應釜內作換熱構件。缺點：通常容器內的流體流速很低，故管外給熱系數小，加之容器內各處溫度大致接近，因而平均溫差不大，所以換熱效果差，設備笨重，不適于作為需要換熱面積很大的換熱設備。沉浸蛇管換熱器式將蛇管浸在有液體的容器內。當蛇管內通入液體時40噴淋式蛇管換熱器，它的傳熱面是由一系列水平放置，上下排列在同一垂直面上的直管及連接這些直管的U彎頭所組成，并固定在鋼架上。在最上面的管子上方，裝有使冷卻水均勻噴淋的裝置。在換熱器的最下邊設有用水泥或鋼板做成的水槽，以收集與排放流下來的冷卻水。操作時，熱流體在管內流動。為了防止傳熱管外表面結水垢，降低傳熱效果，應使冷卻水的最終溫度不得大于40～50度。與沉浸式蛇管換熱器相比，除了具有結構簡單，制作費用低、能承受高壓，可用任何材料制造等優(yōu)點外，噴淋式較沉浸式易于檢查、清洗和檢修，如管子是用法蘭連接時，更為方便。缺點時占地面積大，操作時設備周圍環(huán)境衛(wèi)生較差。所以在場地充足，不怕水滴飛濺時，可廣泛地用作為冷卻器。噴淋式蛇管換熱器，它的傳熱面是由一系列水平放置，上下排列在同41套管式換熱器是將傳熱管（內管）以同心圓狀插入外管中，它的傳熱面積是由成組排列的管子所組成，從上到下、從左至右由許多U形彎頭連接在一起，然后采用角鋼或槽鋼焊成支架，組裝而成。套管式換熱器一般適用于傳熱面積較小的場合，它比同樣傳熱面積的管殼式換熱器所需的空間容積要大，但其結構簡單，制造方便等優(yōu)點而廣泛的用作冷卻裝置。套管式換熱器是將傳熱管（內管）以同心圓狀插入外管中，它的傳熱42最新-第五章換熱器-課件43最新-第五章換熱器-課件44最新-第五章換熱器-課件45

2．板面式換熱器板面式換熱器的傳熱元件是板面，其傳熱性能優(yōu)于管式換熱器。常用的結構形式有板式換熱器、螺旋板換熱器、板翅式換熱器、板殼式換熱器等。2．板面式換熱器板面式換熱器的傳熱元件是板面，其傳熱性能優(yōu)46

(1)板式換熱器板式換熱器由固定端板、活動端板、傳熱板片、密封墊片、壓緊和定位裝置等構成。板式換熱器的板面通常做成波形以增加剛度和流體湍流程度，在板片的四周粘貼墊片，墊片的作用：一是為了密封；二是隔出兩板片之間的流體通道。

優(yōu)點：板式換熱器結構緊湊，傳熱效率高，便于組裝和拆卸，清洗、除垢方便；缺點：流道狹窄，處理量小，密封圈也長，流動阻力大，承壓能力差，適應溫差和壓力都不大的場合。(1)板式換熱器47板式換熱器板片板式換熱器板片48最新-第五章換熱器-課件49最新-第五章換熱器-課件50最新-第五章換熱器-課件51最新-第五章換熱器-課件52(2)螺旋板式換熱器螺旋板換熱器由螺旋板、頂蓋、接管口等組成。螺旋板由兩張卷制成螺旋狀的金屬板制成。優(yōu)點：螺旋板式換熱器結構緊湊(單位體積內傳熱面積是管殼式換熱器的2—3倍)，傳熱效率高(可達管殼式換熱器的2倍)有自沖刷作用，不易結垢；缺點：不能承受高壓，適用于粘性流體或含有固體顆粒的懸浮液的換熱。(2)螺旋板式換熱器53多孔翅片波紋翅片

多孔翅片波紋翅片54多孔翅片波紋翅片

多孔翅片波紋翅片55多孔翅片波紋翅片

多孔翅片波紋翅片56最新-第五章換熱器-課件57構造和工作原理

構造和工作原理58翅片管雙金屬翅片管結構示意圖（縱剖面）翅片管雙金屬翅片管結構示意圖（縱剖面）59雙金屬翅片管雙金屬翅片管60銅鋁復合翅片管

銅鋁翅片管是由銅管和鋁管經復合后在軋制出翅片的散熱管，表面均經陽極化處理，色澤美觀大方，且能有效的防止表面腐蝕銅鋁復合翅片管銅鋁翅片管是由銅管和鋁管經復合后在軋制出翅片61翅片管碳鋼肋片管開齒型整體型翅片管碳鋼肋片管開齒型整體型62翅片管翅片管翅片管翅片管63翅片管散熱器翅片管散熱器641發(fā)展概述二十世紀三十年代，英國的馬爾斯頓·艾克歇爾瑟（MarstonExcelsior）公司首次開發(fā)出銅及銅合金制板翅式換熱器，并將其用作航空發(fā)動機散熱器。此后，各種金屬材料的板翅式換熱器相繼出現在工程應用中，唯以鋁合金材料為主。我國是從60年代初期開始試制的。首先用于空分制氧，制成了第一套板翅式空分設備。近幾年來，在產品結構、翅片規(guī)格、生產工藝和設計、科研方面都有較大發(fā)展，應用范圍也日趨廣泛。板翅式換熱器1發(fā)展概述二十世紀三十年代，英國的馬爾斯頓652優(yōu)缺點－優(yōu)點傳熱效率高，溫度控制性好翅片的特殊結構，使流體形成強烈湍流，從而有效降低熱阻，提高傳熱效率。其傳熱系數也比列管式換熱器高5-10倍。傳熱效率與功耗比低，可精確控制介質溫度。結構緊湊傳熱面積密度可高達17300m2/m3，一般為管殼式換熱器的6-10倍，最大可達幾十倍。輕巧，經濟性好翅片很薄，而結構很緊湊、體積小、又可用鋁合金制造，因而重量很輕(可比管殼式換熱器降低80%)，故成本低。2優(yōu)缺點－優(yōu)點傳熱效率高，溫度控制性好翅片的特殊66可靠性高全釬焊結構，杜絕了泄漏可能性。同時，翅片兼具傳熱面和支撐作用，故強度高。靈活性及適應性大：

1）兩側的傳熱面積密度可以相差一個數量級以上，以適應兩側介質傳熱的差異，改善傳熱表面利用率；2）可以組織多股流體換熱(可達12股，這意味著工程、隔熱、支撐和運輸的成本消耗降低)，每股流的流道數和流道長都可不同；

3）最外側可布置空流道（絕熱流道），從而最大限度地減少整個換熱器與周圍環(huán)境的熱交換。可靠性高全釬焊結構，杜絕了泄漏可能性。同時，翅片兼具672優(yōu)缺點－缺點流道狹小，容易引起堵塞而增大壓降；當換熱器結垢以后，清洗比較困難，因此要求介質比較干凈。

鋁板翅式換熱器的隔板和翅片都很薄，要求介質對鋁不腐蝕，若腐蝕而造成內部串漏，則很難修補。

板翅式換熱器的設計公式較為復雜，通道設計十分困難，不利于手工計算；這也是限制板翅式換熱器應用的主要原因。2優(yōu)缺點－缺點流道狹小，容易引起堵塞而增大壓降；當換熱器683板翅式換熱器應用空氣分離裝置可逆式換熱器，冷凝蒸發(fā)器，液化器，液氮和液態(tài)空氣過冷器；石油化工在天然氣的液化、分離裝置，及合成氨工業(yè)中逐步獲得應用；動力機械內燃機車散熱器，汽車散熱器、挖掘機循環(huán)油冷卻器和壓縮機空冷器、油冷器等；原子能和國防工業(yè)氫液化器和氮液化器。3板翅式換熱器應用空氣分離裝置可逆式換熱器，冷凝蒸69機車水冷式中冷器風冷式換熱器壓縮機風冷式油、氣換熱器機車水冷式中冷器風冷式換熱器壓縮機風冷式油、氣換熱器70風冷式氣冷卻器冷凝蒸發(fā)器工程機械風冷式油換熱器風冷式氣冷卻器冷凝蒸發(fā)器工程機械風冷式油換熱器71壓縮機風冷式油、氣換熱器空分主換熱器機車風冷式油換熱器壓縮機風冷式油、氣換熱器空分主換熱器機車風冷式油換熱器72板翅式換熱器的結構板翅式換熱器由芯體、封頭、接管和支座組成。

熱交換由芯體完成，因此最關鍵的部件是芯體。芯體由翅片、隔板、封條和導流片組成。1基本結構板翅式換熱器的結構板翅式換熱器由芯體、封頭、接管和支732翅片作用及類型翅片是板翅式換熱器最基本的元件，傳熱主要是依靠翅片來完成，一部分直接由隔板來完成。（1）作用（2）類型翅片有鋸齒形、平直形、多孔形等多種結構型式，可根據不同的操作條件來選擇合適的翅片型式；翅片的擴展面和翅片對流體的擾流能力決定了熱交換能力；因此板翅式換熱器具有結構緊湊、輕巧及傳熱效率高等特點。而翅片傳熱不像隔板是直接傳熱，故翅片有“二次表面”之稱。翅片除承擔主要的傳熱任務外，還起著兩隔板間的加強作用。2翅片作用及類型翅片是板翅式換熱器最基本的元件，傳74平直翅片特點是有很長的帶光滑壁的長方型翅片，傳熱與流動特性類似于流體在長圓型管道中的流動。鋸齒翅片特點是流體的流道被沖制成凹凸不平，從而增加流體的湍流程度，強化傳熱過程，故被稱為“高效能翅片”。平直翅片特點是有很長的帶光滑壁的長方型翅片，傳熱與流動特性類75多孔翅片是在平直翅片上沖出許多孔洞而成的，常放置于進出口分配段和流體有相變的地方。波紋翅片是在平直翅片上壓成一定的波紋，促進流體的湍動，波紋愈密，波幅愈大，其傳熱性能愈好。多孔翅片是在平直翅片上沖出許多孔洞而成的，常放置于進出口分配76百葉窗式翅片又稱鱗片式翅片或切斷式翅片，其特點是翅片上沖有等距離的百葉窗式的柵格，向內流道凸出，起到強化傳熱的作用。板翅式換熱器有釬焊式和擴散焊兩種基本結合型式。大多數熱交換工況采用的是真空釬焊的鋁制板翅式換熱器，對于腐蝕性較高的介質，有真空釬焊的不銹鋼板翅式換熱器和鈦板翅式換熱器。百葉窗式翅片又稱鱗片式翅片或切斷式翅片，其特點是翅片上沖有等773流動形式通道以不同方式的疊置和排列可形成不同的流動形式錯流逆流錯逆流3流動形式通道以不同方式的疊置和排列可形成78(4)板殼式換熱器板殼式換熱器由殼體和板束組成。殼體形狀隨板束形狀而異，多數是圓筒形，結構與管殼式殼體相似。板束是由若干長度不等的基本元件組成。每一元件由兩塊節(jié)距相等的冷軋成型的金屬板條，組合并縫焊接而成?；驹臋M截面呈現扁平狀流道，板殼式換熱器結構緊湊，容易清洗，壓力降小，傳熱效率高，但制造工藝較復雜，焊接技術要求高。板殼式換熱器常用于加熱、冷卻、冷凝、蒸發(fā)等過程。(4)板殼式換熱器板殼式換熱器結構緊湊，容易清洗，壓力降小，79

第五章換熱器

第五章換熱器80第一節(jié)換熱器概述一、定義

換熱器是用來完成各種不同傳熱過程的設備。

1、如：開水鍋爐、水杯、冰箱、空調等。2、是許多工業(yè)部門廣泛應用的通用工藝設備。通常，在化工廠的建設中，換熱器約占總投資的11％～40％。那么衡量一臺換熱器好壞的標準是什么呢？第一節(jié)換熱器概述一、定義換熱器是用來完成813.可靠性滿足操作條件,強度足夠,保證使用壽命二、衡量標準2.合理性1.先進性可制造加工，成本可接受傳熱效率高，流體阻力小，材料省3.可靠性滿足操作條件,強度足夠,保證使用壽命二、衡量標準82化工生產對換熱設備提出的要求是：傳熱效率高，流體阻力??；強度、剛度、穩(wěn)定性足夠；結構合理，節(jié)省材料，成本較低；制造、裝拆、檢修方便等。由于要全面滿足上述要求是非常困難的，因而產生了各種各樣的換熱器，以適應各種特定的工藝條件?；どa對換熱設備提出的要求是：由于要全面滿足上述要求是非83三、不同目的的換熱器

冷卻器（cooler）冷凝器（condenser）蒸發(fā)器（發(fā)生相變）（evaporator）加熱器（一般不發(fā)生相變）（heater）再沸器（reboiler）廢熱鍋爐（wasteheatboiler）三、不同目的的換熱器冷卻器（cooler）冷凝器（cond84四、換熱器的基本類型按傳熱方式或工作原理分類1、混合式換熱器（直接接觸式）通過冷熱流體直接混合進行熱量交換的設備稱為混合式換熱器，或直接式換熱器，如冷卻塔、氣壓冷凝器、在傳質的同時進行傳熱的塔設備等。結構簡單，傳熱效果好，但不能用于發(fā)生反應或有影響的流體之間局限：只適用于允許兩流體混合的場合。圖2-1直接接觸式換熱器熱流體冷流體熱流體冷流體實例：冷卻塔、氣壓冷凝器四、換熱器的基本類型按傳熱方式或工作原理分類1、混合式換熱器852、蓄熱式溫度較高的場合，但有交叉污染，溫度波動大圖7-2蓄熱式換熱器冷流體冷流體熱流體熱流體蓄熱式換熱器利用冷熱兩種流體交替通過換熱器內的同一通道而進行熱量傳遞。局限：不能用于兩流體不允許混合的場合。2、蓄熱式溫度較高的場合，但有交叉污染，溫度波動大圖7-2蓄86最新-第五章換熱器-課件87最新-第五章換熱器-課件883、間壁式重點——又稱表面式換熱器利用間壁（固體壁面）進行熱交換。冷熱兩種流體隔開，互不接觸，熱量由熱流體通過間壁傳遞給冷流體。應用最為廣泛，形式多種多樣，如管殼式換熱器、板式換熱器等3、間壁式重點——又稱表面式換熱器應用最為廣泛，形式多種多樣89中間載熱體式換熱器中間載熱體式換熱器90最新-第五章換熱器-課件91換熱器的分類（1）按傳熱方式可分為：直接接觸式、蓄熱式、間壁式、中間載體式。（2）按其工藝用途可分為：冷卻器（cooler）、冷凝器（condenser）、加熱器（一般不發(fā)生相變）（heater）、蒸發(fā)器（發(fā)生相變）（evaporator）、再沸器（reboiler）、廢熱鍋爐（wasteheatboiler）。（3）、按材料分類：分為金屬材料和非金屬材料換熱器。換熱器的分類（1）按傳熱方式可分為：直接接觸式、蓄熱式、間壁92第二節(jié)換熱器的基本結構管殼式換熱器是把換熱管束與管板連接后，再用筒體與管箱包起來，形成兩個獨立的空間。管內的通道及與其相貫通的管箱稱為管程；管外的通道及與其相貫通的部分稱為殼程。主要分為:固定管板換熱器;浮頭式換熱器;U形管式換熱器以及填料函式換熱器.第二節(jié)換熱器的基本結構管殼式換熱器是把換熱93最新-第五章換熱器-課件941.管殼式換熱器管殼式換熱器是由圓柱形殼體和安裝在殼體內的許多管子組成的管束構成的。管殼式換熱器是間壁式換熱設備中應用最多的一種結構形式。

1.管殼式換熱器95管殼式換熱器管殼式換熱器96列管式換熱器列管式換熱器97最新-第五章換熱器-課件98最新-第五章換熱器-課件99管殼式換熱器優(yōu)點結構堅固，對壓力和溫度的適用范圍大。管內清洗方便，清潔流體宜走殼程。處理量大。缺點傳熱效率、結構緊湊性、單位換熱面積的金屬耗量等不如新型換熱器。管殼式換熱器優(yōu)點結構堅固，對壓力和溫度的適用范圍大。管內清洗100固定管板式換熱器

浮頭式換熱器U形管式換熱器填料函式換熱器基本類型

管殼式換熱器由管束、管板、殼體，各種接管等主要部件組成。根據其結構特點，可分為固定管板式、浮頭式、U形管式、填料函式等四種形式。固定管板式換熱器浮頭式換熱器U形管式換熱器填料函式換熱器基101最新-第五章換熱器-課件102

兩端管板采用焊接方式與殼體連接固定。優(yōu)點為:結構簡單、管板有管子支承，比較薄，管子方便更換清洗。缺點：管外清洗困難，熱應力比較大。它適用于殼體與管子溫差小的場合；當殼體與管子溫差大時，可在殼體上設置膨脹節(jié)，以減小兩者因溫差而產生的熱應力。

兩端管板采用焊接方式與殼體連接固定。優(yōu)點103最新-第五章換熱器-課件104分程隔板分程隔板105單程列管式換熱器單程列管式換熱器1—外殼2—管束3、4—接管5—封頭6—管板7—擋板單程列管式換熱器106雙程列管式換熱器雙程列管式換熱器1—殼體2—管束3—擋板4—隔板雙程列管式換熱器雙107最新-第五章換熱器-課件108最新-第五章換熱器-課件109最新-第五章換熱器-課件110最新-第五章換熱器-課件111（2）浮頭式換熱器

兩端管箱一個是固定的，另一個則是浮動的；設計目的為：⑴管束可從殼體內抽出，便于清洗；⑵管束可自由伸縮，消除了熱應力。適用于殼體與管束間溫差大且需經常進行管內外清洗的場合。缺點：該設備結構復雜，造價高，排管數少，增大了旁路流路，影響了熱效率，而且浮頭處的泄露不易發(fā)現。（2）浮頭式換熱器兩端管箱一個是固定的，另一個則是112最新-第五章換熱器-課件113（3）U形管式換熱器可彌補浮頭式換熱器結構復雜、造價高的不足，同時又保留換熱管束可以抽出，熱應力可以消除的優(yōu)點。這種換熱器只有一塊管板，換熱管彎成U形，管子的兩端均固定在這一塊管板上，中間用分程隔板隔開。該換熱器中間空隙較大，易短路，內層換熱管一旦發(fā)生泄漏，只能堵塞而不能更換，只適合于管殼程溫差較大的場合。（3）U形管式換熱器可彌補浮頭式換熱器結1142.1.2.3U形管式換熱器1）、結構特點：只有一塊管板，換熱管呈U形。圖2—10U型管式換熱器結構圖2）、優(yōu)點：結構簡單，價格便宜，承受能力強，不會產生熱應力。2.1.2.3U形管式換熱器1）、結構特點：只有一塊管板，1153）、缺點：布板少，管板利用率低，管子壞時不易更換。

4）、適用場合：特別適用于管內走清潔而不易結垢的高溫、高壓、腐蝕性大的物料。圖2—10U型管式換熱管箱器結構圖圖2—10U型換熱管結構圖3）、缺點：布板少，管板利用率低，管子壞時不易更換。

4）116（4）填料函式換熱器是浮頭式換熱器的一種改型結構，它把原置于殼程內部的浮頭移至體外，用填料函來密封殼程內介質的外泄。因此由原先的靜密封改為了動密封，易發(fā)生泄漏。

（4）填料函式換熱器是浮頭式換熱器的一種改型結構，它把原置于117(2)蛇管式換熱器蛇管式換熱器由彎曲成蛇形的管子組成。蛇管的彎曲形狀有折曲形、螺旋形、方形、盤形等形狀。蛇管的材料常有鋼管、有色金屬管、陶質管、石墨管等。蛇管式換熱器有沉浸式和噴淋式兩種結構。(2)蛇管式換熱器118沉浸蛇管換熱器式將蛇管浸在有液體的容器內。當蛇管內通入液體時，為使整個管中經常充滿液體，液體應從蛇管的下端送入，上端流出。當蛇管內通入蒸汽時，為了避免因管內積存冷液而產生水擊與阻塞，蒸汽應從上部進入，冷凝液從下端排出。沉浸蛇管換熱器通常用于對管內流體的冷卻、冷凝或者是用于使管外流體加熱、冷卻和蒸發(fā)等。優(yōu)點：結構簡單，造價低，操作管理方便，蛇管內可承受高壓，還可用在傳熱面積不大的反應釜內作換熱構件。缺點：通常容器內的流體流速很低，故管外給熱系數小，加之容器內各處溫度大致接近，因而平均溫差不大，所以換熱效果差，設備笨重，不適于作為需要換熱面積很大的換熱設備。沉浸蛇管換熱器式將蛇管浸在有液體的容器內。當蛇管內通入液體時119噴淋式蛇管換熱器，它的傳熱面是由一系列水平放置，上下排列在同一垂直面上的直管及連接這些直管的U彎頭所組成，并固定在鋼架上。在最上面的管子上方，裝有使冷卻水均勻噴淋的裝置。在換熱器的最下邊設有用水泥或鋼板做成的水槽，以收集與排放流下來的冷卻水。操作時，熱流體在管內流動。為了防止傳熱管外表面結水垢，降低傳熱效果，應使冷卻水的最終溫度不得大于40～50度。與沉浸式蛇管換熱器相比，除了具有結構簡單，制作費用低、能承受高壓，可用任何材料制造等優(yōu)點外，噴淋式較沉浸式易于檢查、清洗和檢修，如管子是用法蘭連接時，更為方便。缺點時占地面積大，操作時設備周圍環(huán)境衛(wèi)生較差。所以在場地充足，不怕水滴飛濺時，可廣泛地用作為冷卻器。噴淋式蛇管換熱器，它的傳熱面是由一系列水平放置，上下排列在同120套管式換熱器是將傳熱管（內管）以同心圓狀插入外管中，它的傳熱面積是由成組排列的管子所組成，從上到下、從左至右由許多U形彎頭連接在一起，然后采用角鋼或槽鋼焊成支架，組裝而成。套管式換熱器一般適用于傳熱面積較小的場合，它比同樣傳熱面積的管殼式換熱器所需的空間容積要大，但其結構簡單，制造方便等優(yōu)點而廣泛的用作冷卻裝置。套管式換熱器是將傳熱管（內管）以同心圓狀插入外管中，它的傳熱121最新-第五章換熱器-課件122最新-第五章換熱器-課件123最新-第五章換熱器-課件124

2．板面式換熱器板面式換熱器的傳熱元件是板面，其傳熱性能優(yōu)于管式換熱器。常用的結構形式有板式換熱器、螺旋板換熱器、板翅式換熱器、板殼式換熱器等。2．板面式換熱器板面式換熱器的傳熱元件是板面，其傳熱性能優(yōu)125

(1)板式換熱器板式換熱器由固定端板、活動端板、傳熱板片、密封墊片、壓緊和定位裝置等構成。板式換熱器的板面通常做成波形以增加剛度和流體湍流程度，在板片的四周粘貼墊片，墊片的作用：一是為了密封；二是隔出兩板片之間的流體通道。

優(yōu)點：板式換熱器結構緊湊，傳熱效率高，便于組裝和拆卸，清洗、除垢方便；缺點：流道狹窄，處理量小，密封圈也長，流動阻力大，承壓能力差，適應溫差和壓力都不大的場合。(1)板式換熱器126板式換熱器板片板式換熱器板片127最新-第五章換熱器-課件128最新-第五章換熱器-課件129最新-第五章換熱器-課件130最新-第五章換熱器-課件131(2)螺旋板式換熱器螺旋板換熱器由螺旋板、頂蓋、接管口等組成。螺旋板由兩張卷制成螺旋狀的金屬板制成。優(yōu)點：螺旋板式換熱器結構緊湊(單位體積內傳熱面積是管殼式換熱器的2—3倍)，傳熱效率高(可達管殼式換熱器的2倍)有自沖刷作用，不易結垢；缺點：不能承受高壓，適用于粘性流體或含有固體顆粒的懸浮液的換熱。(2)螺旋板式換熱器132多孔翅片波紋翅片

多孔翅片波紋翅片133多孔翅片波紋翅片

多孔翅片波紋翅片134多孔翅片波紋翅片

多孔翅片波紋翅片135最新-第五章換熱器-課件136構造和工作原理

構造和工作原理137翅片管雙金屬翅片管結構示意圖（縱剖面）翅片管雙金屬翅片管結構示意圖（縱剖面）138雙金屬翅片管雙金屬翅片管139銅鋁復合翅片管

銅鋁翅片管是由銅管和鋁管經復合后在軋制出翅片的散熱管，表面均經陽極化處理，色澤美觀大方，且能有效的防止表面腐蝕銅鋁復合翅片管銅鋁翅片管是由銅管和鋁管經復合后在軋制出翅片140翅片管碳鋼肋片管開齒型整體型翅片管碳鋼肋片管開齒型整體型141翅片管翅片管翅片管翅片管142翅片管散熱器翅片管散熱器1431發(fā)展概述二十世紀三十年代，英國的馬爾斯頓·艾克歇爾瑟（MarstonExcelsior）公司首次開發(fā)出銅及銅合金制板翅式換熱器，并將其用作航空發(fā)動機散熱器。此后，各種金屬材料的板翅式換熱器相繼出現在工程應用中，唯以鋁合金材料為主。我國是從60年代初期開始試制的。首先用于空分制氧，制成了第一套板翅式空分設備。近幾年來，在產品結構、翅片規(guī)格、生產工藝和設計、科研方面都有較大發(fā)展，應用范圍也日趨廣泛。板翅式換熱器1發(fā)展概述二十世紀三十年代，英國的馬爾斯頓1442優(yōu)缺點－優(yōu)點傳熱效率高，溫度控制性好翅片的特殊結構，使流體形成強烈湍流，從而有效降低熱阻，提高傳熱效率。其傳熱系數也比列管式換熱器高5-10倍。傳熱效率與功耗比低，可精確控制介質溫度。結構緊湊傳熱面積密度可高達17300m2/m3，一般為管殼式換熱器的6-10倍，最大可達幾十倍。輕巧，經濟性好翅片很薄，而結構很緊湊、體積小、又可用鋁合金制造，因而重量很輕(可比管殼式換熱器降低80%)，故成本低。2優(yōu)缺點－優(yōu)點傳熱效率高，溫度控制性好翅片的特殊145可靠性高全釬焊結構，杜絕了泄漏可能性。同時，翅片兼具傳熱面和支撐作用，故強度高。靈活性及適應性大：

1）兩側的傳熱面積密度可以相差一個數量級以上，以適應兩側介質傳熱的差異，改善傳熱表面利用率；2）可以組織多股流體換熱(可達12股，這意味著工程、隔熱、支撐和運輸的成本消耗降低)，每股流的流道數和流道長都可不同；

3）最外側可布置空流道（絕熱流道），從而最大限度地減少整個換熱器與周圍環(huán)境的熱交換?？煽啃愿呷F焊結構，杜絕了泄漏可能性。同時，翅片兼具1462優(yōu)缺點－缺點流道狹小，容易引起堵塞而增大壓降；當換熱器結垢以后，清洗比較困難，因此要求介質比較干凈。

鋁板翅式換熱器的隔板和翅片都很薄，要求介質對鋁不腐蝕，若腐蝕而造成內部串漏，則很難修補。

板翅式換熱器的設計公式較為復雜，