換熱器的結(jié)構(gòu)與性能特點(diǎn)完整版

1、在工業(yè)生產(chǎn)中，要實(shí)現(xiàn)熱量的傳遞，須采用一定的設(shè)備，此種傳遞熱量的設(shè)備，稱換熱器或熱交換器。換熱器廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)生產(chǎn)過程中，其主要用途適用于加熱、冷卻、蒸發(fā)、冷凝、干燥等方面，因其使用的條件不同，其容量、壓力、溫度等變動(dòng)范圍較大，為了適應(yīng)不同的用途，存在各種形式及結(jié)構(gòu)的換熱器。換熱器的分類換熱器的分類按換熱原理分類按換熱原理分類一一 混合式換熱器混合式換熱器亦稱為直接接觸式換熱器，它是將冷熱兩流體通過直接接觸進(jìn)行熱量交換實(shí)現(xiàn)傳熱的，如工業(yè)上的冷卻塔，洗滌塔等。二二 蓄熱式換熱器蓄熱式換熱器蓄熱式換熱器，是將高溫流體和低溫流體交替地通過表面進(jìn)行換熱的，是一種間歇操作的換熱設(shè)備。三三 間壁式換熱

2、器間壁式換熱器亦稱表面式換熱器或間接式換熱器，即冷熱兩流體被一固體壁隔開，而熱量傳遞是通過固體壁進(jìn)行的。按換熱器的用途分類按換熱器的用途分類(1)加熱器加熱器：加熱器用于把流體加熱到所需的溫度，被加熱流體在加熱過程中不發(fā)生相變。(2)預(yù)熱器預(yù)熱器：預(yù)熱器用于流體的預(yù)熱，以提高整套工藝裝置的效率。(3)過熱器過熱器：過熱器用于加熱飽和蒸汽，使其達(dá)到過熱狀態(tài)。(4)蒸發(fā)器蒸發(fā)器：蒸發(fā)器用于加熱液體，使之蒸發(fā)汽化。(5)再沸器再沸器：再沸器是蒸餾過程的專用設(shè)備，用于加熱已冷凝的液體，使之再受熱汽化。(6)冷卻器冷卻器：冷卻器用于冷卻流體，使之達(dá)到所需要的溫度。(7)冷凝器冷凝器：冷凝器用于冷凝飽和蒸

3、汽，使之放出潛熱而凝結(jié)液化按換熱器所用材料分類按換熱器所用材料分類(1)金屬材料換熱器金屬材料換熱器：金屬材料換熱器是由金屬材料制成，常用金屬材料有碳鋼、合金鋼、銅及銅合金、鋁及鋁合金、鈦及鈦合金等。由于金屬材料的熱導(dǎo)率較大，故該類換熱器的傳熱效率較高，生產(chǎn)中用到的主要是金屬材料換熱器。(2)非金屬材料換熱器非金屬材料換熱器：非金屬材料換熱器由非金屬材料制成，常用非金屑材料有石墨、玻璃、塑料以及陶瓷等。該類換熱器主要用于具有腐蝕性的物料由于非金屬材料的熱導(dǎo)率較小，所以其傳熱效率較低。按換熱器傳熱面形狀和結(jié)構(gòu)分類按換熱器傳熱面形狀和結(jié)構(gòu)分類(1)管式換熱器管式換熱器：管式換熱器通過管子壁面進(jìn)行傳

4、熱，按傳熱管的結(jié)構(gòu)不同，可分為列管式換熱管、套管式換熱器、蛇管式換熱器和翅片管式換熱器等幾種。管式換熱器應(yīng)用最廣。(2)板式換熱器板式換熱器：板式換熱器通過板面進(jìn)行傳熱，按傳熱板的結(jié)構(gòu)形式，可分為平板式換熱器、螺旋板式換熱器、板翅式換熱器和熱板式換熱器。(3)特殊形式換熱器特殊形式換熱器：這類換熱器是指根據(jù)工藝特殊的要求而設(shè)計(jì)的具有特殊結(jié)構(gòu)的換熱器。如回轉(zhuǎn)式換熱器、熱管式換熱器、空氣冷卻器等。一、夾套式換熱器夾套式換熱器是最簡單的板式換熱器，它是在容器外壁安裝夾套制成，夾套與容器之間形成的空間為加熱介質(zhì)或冷卻介質(zhì)的通路。這種換熱器主要用于反應(yīng)過程的加熱或冷卻。在用蒸汽進(jìn)行加熱時(shí)，蒸汽由上部接管

5、進(jìn)入夾套，冷凝水由下部接管流出。作為冷卻器時(shí)，冷卻介質(zhì)（如冷卻水）由夾套下部接管進(jìn)入，由上部接管流出。特點(diǎn)：特點(diǎn)：傳熱系數(shù)不高（傳熱系數(shù)不高（可在釜內(nèi)安裝攪拌可在釜內(nèi)安裝攪拌器、蛇管、螺旋隔板器、蛇管、螺旋隔板）；）；換熱介質(zhì)為水蒸氣、冷卻水。換熱介質(zhì)為水蒸氣、冷卻水。應(yīng)用：反應(yīng)過程的加熱和冷卻。應(yīng)用：反應(yīng)過程的加熱和冷卻。 二、管式換熱器的結(jié)構(gòu)形式二、管式換熱器的結(jié)構(gòu)形式1管殼式換熱器管殼式換熱器管殼式換熱器又稱列管式換熱器，是一種通用的標(biāo)準(zhǔn)換熱設(shè)備。它具有結(jié)構(gòu)簡單、堅(jiān)固耐用、造價(jià)低廉、用材廣泛、清洗方便、適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用最為廣泛，在換熱設(shè)備中占據(jù)主導(dǎo)地位。主要由殼體、管束、管板、折流擋

6、板和封頭等組成。一種流體在管內(nèi)流動(dòng)，其行程稱為管程；另一種流體在管外流動(dòng)，其行程稱為殼程。管束的壁面即為傳熱面。目前工業(yè)生產(chǎn)中采用的主要有固定管板式，浮頭式和U型管式三類。其主要構(gòu)造都是在一圓筒形殼體內(nèi)設(shè)置許多平行管組成的管束構(gòu)成的。shell-and tube heat exchangers（管殼式換熱器）封頭shell cover固定管法蘭stationary head flange-channel膨脹節(jié)expansion joint 殼體shell橫向折流板或支持板transverse baffles or support plate管程tube（side）pass 殼程shell （s

7、ide）pass 放氣接口vent connection排液接口 drain connection 支撐托架support bracket 殼體接管shell nozzle 管箱接管stationary head nozzle 為提高殼程流體流速，往往在殼體內(nèi)安裝一定數(shù)目與管束相互垂直的折流擋板。折流擋板不僅可防止流體短路、增加流體流速，還迫使流體按規(guī)定路徑多次錯(cuò)流通過管束，使湍動(dòng)程度大為增加。 a.a.切除過少切除過少 b. b.切除適當(dāng)切除適當(dāng) c. c.切除過多切除過多 擋板切除對流動(dòng)的影響擋板切除對流動(dòng)的影響 管子的規(guī)格和排列方式管子的規(guī)格和排列方式 管子的規(guī)格：最常用的直徑為19 m

8、m、 22 mm、25 mm、32 mm、38 mm、 57 mm 管長：1.5、2.0、3.0、6.0m L/D=410（管長/殼體直徑） 布管基本原則：布管基本原則： 應(yīng)使傳熱管在整個(gè)換熱器截面上均勻分布均勻分布，同時(shí)還應(yīng)考慮流體流體性質(zhì)性質(zhì)、管箱結(jié)構(gòu)管箱結(jié)構(gòu)和加工制造加工制造等方面的問題。正三角形排列：正三角形排列： 優(yōu)點(diǎn)：管子較多，傳熱系數(shù)較大； 缺點(diǎn)：管外機(jī)械清洗較為困難，管外流體的流動(dòng)阻力較大。 正方形排列正方形排列：(1)在相同的管板面積上可配置的傳熱管最少(2)易于用機(jī)械清洗管外壁同心圓排列同心圓排列：(1)靠近殼體的地方管子分布比較均勻；(2)在殼體直徑很小的換熱器中可排列的

9、管子數(shù)目比正三角形多。 列管式換熱器流體流道的選擇列管式換熱器流體流道的選擇1）不潔凈或易結(jié)垢的液體宜在管程，因管內(nèi)清洗方便。）不潔凈或易結(jié)垢的液體宜在管程，因管內(nèi)清洗方便。2）腐蝕性流體宜在管程，以免管束和殼體同時(shí)受到腐蝕。）腐蝕性流體宜在管程，以免管束和殼體同時(shí)受到腐蝕。3）壓力高的流體宜在管內(nèi)，以免殼體承受壓力。）壓力高的流體宜在管內(nèi)，以免殼體承受壓力。4）飽和蒸汽宜走殼程，飽和蒸汽比較清潔，而且冷凝液容）飽和蒸汽宜走殼程，飽和蒸汽比較清潔，而且冷凝液容易排出。易排出。5）流量小而粘度大的流體一般以殼程為宜。）流量小而粘度大的流體一般以殼程為宜。6）需要被冷卻物料一般選殼程，便于散熱。）

10、需要被冷卻物料一般選殼程，便于散熱。7）有毒的液體宜走管程。）有毒的液體宜走管程。流體流體 種類種類 流速流速 m/s m/s 管程管程 殼程殼程 一般液體一般液體 宜結(jié)垢液體宜結(jié)垢液體 氣體氣體 0.50.50.3 0.3 1 1 5 530 30 0.20.21.5 1.5 0.5 0.5 3 315 15 流體流速的選擇不同粘度液體在列管換熱器中流速（在鋼管中）不同粘度液體在列管換熱器中流速（在鋼管中）液體粘度液體粘度mPa.s mPa.s 最大流速最大流速m/s m/s 1500 1500 10001000500 500 500500100 100 10010053 53 35351

11、1 1 1 0.6 0.6 0.75 0.75 1.1 1.1 1.5 1.5 1.8 1.8 2.4 2.4 （1）固定管板式換熱器）固定管板式換熱器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：兩塊管板分別焊于殼體的兩端，管束兩端固定在管板上。整個(gè)換熱器分為兩部分：換熱管內(nèi)的通道及與其兩端相貫通處稱為管程；換熱管外的通道及與其相貫通處稱為殼程。冷、熱流體分別在管程和殼程中連續(xù)流動(dòng)，流經(jīng)管程的流體稱為管（管程）流體，流經(jīng)殼程的流體稱為殼（殼程）流體。優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、緊湊。在相同的殼體直徑內(nèi)，排管數(shù)最多，旁路最少；每根換熱管都可以進(jìn)行更換，且管內(nèi)清洗方便。缺點(diǎn)缺點(diǎn)：殼程不能進(jìn)行機(jī)械清洗；當(dāng)換熱管與殼體的溫差較大（大

12、于50）時(shí)產(chǎn)生溫差應(yīng)力，需在殼體上設(shè)置膨脹節(jié)，因而殼程壓力受膨脹節(jié)強(qiáng)度的限制不能太高。固定管板式換熱器適用于：固定管板式換熱器適用于：殼方流體清潔且不易結(jié)垢，兩流體溫差不大或溫差較大但殼程壓力不高的場合。一般建議在溫度差不大于70 時(shí)使用。但實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)證明，在溫度差不超過100 時(shí)使用，并不會(huì)對設(shè)備壽命有明顯的影響。（2）浮頭式換熱器）浮頭式換熱器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：是兩端管板之一不與殼體固定連接，可在殼體內(nèi)沿軸向自由伸縮，該端稱為浮頭。浮頭式換熱器可分為內(nèi)浮頭和外浮頭，外浮頭又叫填料函式換熱器。優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：當(dāng)換熱管與殼體有溫差存在，殼體或換熱管膨脹時(shí)，互不約束，不會(huì)產(chǎn)生溫差應(yīng)力；管束可從殼體

13、內(nèi)抽出，便于管內(nèi)和管間的清洗。缺點(diǎn)缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，用材量大，造價(jià)高；浮頭蓋與浮動(dòng)管板之間若密封不嚴(yán)，發(fā)生內(nèi)漏，造成兩種介質(zhì)的混合。浮頭式換熱器適用于：浮頭式換熱器適用于：殼體和管束壁溫差較大或殼程介質(zhì)易結(jié)垢的場合。填料函式換熱器填料函式換熱器其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是管板只有一端與殼體固定連接，另一端采用填料函密封。管束可以自由伸縮，不會(huì)產(chǎn)生因殼壁與管壁溫差而引起的溫差應(yīng)力。填料函式換熱器的優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)較浮頭式換熱器簡單，制造方便，耗材少，造價(jià)低；管束可從殼體內(nèi)抽出，管內(nèi)、管間均能進(jìn)行清洗，維修方便。缺點(diǎn)：填料函耐壓不高，一般小于4.0MPa；殼程介質(zhì)可能通過填料函外漏，對易燃、易爆、有毒和貴重的介質(zhì)不適用

14、。填料函式換熱器適用于管、殼壁溫差較大或介質(zhì)易結(jié)垢，需經(jīng)常清理且壓力不高的場合。 填料函式換熱器（3）U 型管式換熱器型管式換熱器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：只有一個(gè)管板，換熱管為 U 型，管子兩端固定在同一管板上。管束可以自由伸縮，當(dāng)殼體與 U 型換熱管有溫差時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生溫差應(yīng)力。優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，只有一個(gè)管板，密封面少，運(yùn)行可靠，造價(jià)低；管束可以抽出，管間清洗方便。缺點(diǎn)缺點(diǎn)：管內(nèi)清洗比較困難；由于管子需要有一定的彎曲半徑，故管板的利用率較低；管束最內(nèi)層管間距大，殼程易短路；內(nèi)層管子壞了不能更換，因而報(bào)廢率較高。U 型管式換熱器適用于：型管式換熱器適用于：管、殼壁溫差較大或殼程介質(zhì)易結(jié)垢，而管程介質(zhì)

15、清潔不易結(jié)垢以及高溫、高壓、腐蝕性強(qiáng)的場合。一般高溫、高壓、腐蝕性強(qiáng)的介質(zhì)走管內(nèi)，可使高壓空間減小，密封易解決，并可節(jié)約材料和減少熱損失。（4）插管式換熱器）插管式換熱器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：對熱膨脹完全自由，很少發(fā)生泄漏。型式結(jié)構(gòu)特點(diǎn)優(yōu)缺點(diǎn)固定管板式列管固定在與殼體連接的管板式優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)比較簡單，造價(jià)低，應(yīng)用廣泛。缺點(diǎn)是管外清洗困難，不適于兩流體溫差大和易生污垢的流體。若應(yīng)用于溫差大的兩流體換熱，必須在外殼設(shè)置膨脹節(jié)（圈）。浮頭式列管一端固定在與外殼固定的管板上，另一端固定在可自由移動(dòng)的管板上優(yōu)點(diǎn)是管束可取出清洗或更換。因?yàn)楣苁勺杂梢苿?dòng)，所以適用兩流體溫差大的換熱情況。缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)高

16、填料函式管束一端可自由膨脹優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)比浮頭式簡單，造價(jià)也比浮頭式低。缺點(diǎn)是殼內(nèi)流體有外漏的可能，所以殼體內(nèi)不適于流過易揮發(fā)，易燃，易爆和有毒介質(zhì)。只適用于低壓流體。U型管式是把U型管束的兩端固定在一塊固定的管板上優(yōu)點(diǎn)是管束可自由膨脹，且可抽出清洗。缺點(diǎn)是管子內(nèi)部清洗困難，更管內(nèi)側(cè)的U型管困難，管板上排列的管子少。插管式是管子插入另一管中構(gòu)成管束膨脹完全自由，可適用于溫差很大的兩流體換熱的情況2蛇管式換熱器蛇管式換熱器管式換熱器中結(jié)構(gòu)最簡單，操作最方便的一種換熱設(shè)備。通常按照換熱方式不同，將蛇管式換熱器分為沉浸式沉浸式和噴淋式噴淋式兩類。（1）沉浸式蛇管換熱器）沉浸式蛇管換熱器多以金屬管彎繞而成

17、，制成適應(yīng)容器的形狀，沉浸在容器內(nèi)的液體中。兩種流體分別在管內(nèi)、管外進(jìn)行換熱。幾種常用的蛇管形狀幾種常用的蛇管形狀沉浸式蛇管換熱器的優(yōu)點(diǎn)：沉浸式蛇管換熱器的優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格低廉、便于防腐蝕、能承受高壓。缺點(diǎn)缺點(diǎn)：由于容器的體積較蛇管的體積大得多，管外流體的傳熱膜系數(shù)較小，故常需加攪拌裝置，以提高其傳熱效率。 多應(yīng)用于小型容器內(nèi)的液體換熱。蛇管的形狀主要取決于容器的形狀和生產(chǎn)隊(duì)要求。如化工生產(chǎn)中的反應(yīng)器內(nèi)的加熱或冷卻管，多做成圓盤形或螺旋形的；氨冷的冷凍鹽水槽中的換熱管，則多用長的蛇形管構(gòu)成。實(shí)際上，蛇管可以制成任意需要的形狀。如圖所示。蛇管可以由鋼管，銅管，銀管或其它有色金屬和非金屬材料如

18、玻璃，陶瓷，石墨和塑料等制成。（2）噴淋式蛇管換熱器）噴淋式蛇管換熱器噴淋式換熱器也為蛇管式換熱器，多用作冷卻器。這種換熱器是將蛇管成行地固定在鋼架上，熱流體在管內(nèi)流動(dòng)，自最下管進(jìn)入，由最上管流出。冷水由最上面的淋水管流下，均勻地分布在蛇管上，并沿其兩側(cè)逐排流經(jīng)下面的管子表面，最后流入水槽而排出，冷水在各排管表面上流過時(shí)，與管內(nèi)流體進(jìn)行熱交換。這種換熱器的管外形成一層湍動(dòng)程度較高的液膜，因而管外對流傳熱系數(shù)較大。另外，噴淋式換熱器常放置在室外空氣流通處，冷卻水在空氣中汽化時(shí)也帶走一部分熱量，提高了冷卻效果。優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：有檢修清理方便，傳熱效果好等。缺點(diǎn)缺點(diǎn)：體積龐大，占地面積大；冷卻水量較大，噴

19、淋不易均勻。蛇管換熱器因其結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、常被用于制冷裝置和小型制冷機(jī)組中。3套管式換熱器套管式換熱器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：套管式換熱器是由大小不同的直管制成的同心套管，并由U型彎頭連接而成。每一段套管稱為一程，每程有效長度約為46m，若管子過長，管中間會(huì)向下彎曲。 在套管式換熱器中，一種流體走管內(nèi)，另一種流體走環(huán)隙適當(dāng)選擇兩管的管徑，兩流體均可得到較高的流速，且兩流體可以為逆流，對傳熱有利。套管式換熱器套管式換熱器優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單；能耐高壓；傳熱面積可根據(jù)需要增減；適當(dāng)?shù)剡x擇管內(nèi)、外徑，可使流體的流速增大，且兩種流體呈逆流流動(dòng)，有利于傳熱。缺點(diǎn)缺點(diǎn)：單位傳熱面積的金屬耗量大；管子接頭多，檢

20、修清洗不方便。此類換熱器適用于高溫、高壓及小流量流體間的換熱。4翅片管式換熱器翅片管式換熱器翅片管式換熱器又稱管翅式換熱器。翅片管換熱器是在管的外表面或內(nèi)表面加裝翅片制成，翅片與管表面的連接應(yīng)緊密無間，否則連接處的接觸熱阻很大，影響傳熱效果。常用的連接方法有熱套、鑲鉗、張力纏繞和焊接等方法。此外，翅片管也可采用整體軋制、整體鑄造或機(jī)械加工等方法制造。常用的翅片有橫向和縱向兩類。當(dāng)兩種流體的對流傳熱系數(shù)相差較大時(shí)，在傳熱系數(shù)較小的一側(cè)加翅片可以強(qiáng)化傳熱。例如用水蒸氣加熱空氣，該過程的主要熱阻是空氣側(cè)對流傳熱熱阻。在空氣側(cè)加裝翅片，可以起到強(qiáng)化換熱器傳熱的效果。當(dāng)然，加裝翅片會(huì)使設(shè)備費(fèi)提高，但一般

21、，當(dāng)兩種流體的對流傳熱系數(shù)之比超過3：1，采用翅片管換熱器經(jīng)濟(jì)上是合算的。近年來用翅片管制成的空氣冷卻器（簡稱空冷器）在化工中應(yīng)用很廣。用空冷代替水冷，不僅在缺水地區(qū)適用，而且在水源充足的地方，采用空冷也可取得較大的經(jīng)濟(jì)效果。 翅片管翅片管亦稱肋片管肋片管。為了增加傳熱面積，提高傳熱效率，特別當(dāng)換熱量流體中有一流體的給熱系數(shù)很小時(shí)，應(yīng)該使其流過帶翅片的管側(cè)，如氣體與水蒸汽或冷凝水換熱時(shí)，應(yīng)氣體的給熱系數(shù)很小，所以要提高傳熱效果，就應(yīng)該在換熱管的氣體流過一側(cè)增加翅片，這樣既可以增大傳熱面積，又可增加氣體流蘇，造成湍流狀態(tài)，提高氣體的給熱系數(shù)，從而提高傳熱效果。對換熱器的公稱直徑做如下規(guī)定: 卷制

22、圓筒卷制圓筒，以圓筒內(nèi)徑圓筒內(nèi)徑作為公稱直徑，mm； 鋼管制圓筒鋼管制圓筒，以鋼管外徑鋼管外徑作為公稱直徑，mm； 換熱器的傳熱面積：是以傳熱管外徑傳熱管外徑為基準(zhǔn)，計(jì)算所得到的管束外表面積管束外表面積的總和，m2。 公稱傳熱面積，指經(jīng)圓整后的計(jì)算傳熱面積。換熱器的公稱長度： 以傳熱管長度傳熱管長度作為換熱器的公稱長度，m。 傳熱管為直管直管時(shí)，取直管長度直管長度；傳熱管為U型管型管時(shí)，取U型管的直管段直管段長度。（二）板式換熱器大致可分為以下幾類一、平板式換熱器二、螺旋板換熱器三、板翅式換熱器1平板式換熱器平板式換熱器平板式換熱器簡稱板式換熱器，是由一組長方形的薄金屬板平行排列，加緊組裝于支

23、架上而構(gòu)成。兩相鄰板片的邊緣襯有墊片，壓緊后板間形成密封的流體通道，且可用墊片的厚度調(diào)節(jié)通道的大小。每塊板的四個(gè)角上，各開一個(gè)圓孔，其中有一對圓孔和一組板間流道相通，另外一對圓孔則通過在孔的周圍放置墊片而阻止流體進(jìn)入該組板間的通道。這兩對圓孔的位置在相鄰板上是錯(cuò)開的以分別形成兩流體的通道。冷熱流體交錯(cuò)地在板片兩側(cè)流過，通過板片進(jìn)行換熱。板片厚度約為0.53mm，通常壓制成凹凸地波紋狀。例如人字形波紋板。增加了板的剛度以防止板片受壓時(shí)變形，同時(shí)又使流體分布均勻，增強(qiáng)了流體湍動(dòng)程度和加大了傳熱面積，有利于傳熱。 平板式換熱器主要由傳熱板片、密封墊片、兩端壓板、夾緊螺平板式換熱器主要由傳熱板片、密封

24、墊片、兩端壓板、夾緊螺栓、支架等組成。栓、支架等組成。 1. 傳熱板片傳熱板片 傳熱板片是換熱器主要的換熱元件，一般波紋做成人字形，按照流體介質(zhì)的不同，傳熱板片的材質(zhì)也不一樣，大多采用不銹鋼和鈦材制作而成。 2. 密封墊片密封墊片 板式換熱器的密封墊片主要是在換熱板片之間起密封作用。材質(zhì)有：丁腈橡膠，三元乙丙橡膠，氟橡膠等，根據(jù)不同介質(zhì)采用不同橡膠。 3. 兩端壓板兩端壓板 兩端壓板主要是夾緊壓住所有的傳熱板片，保證流體介質(zhì)不泄漏。 4. 夾緊螺栓夾緊螺栓 夾緊螺栓主要是起緊固兩端壓板的作用。夾緊螺栓一般是雙頭螺紋，預(yù)緊螺栓時(shí)，使固定板片的力矩均勻。 5. 掛架掛架 主要是支承換熱板片，使其拆

25、卸、清洗、組裝等方便。圖中代表冷流體代表熱流體特點(diǎn)：特點(diǎn)： 傳熱效率高，結(jié)構(gòu)緊湊，傳熱效率高，結(jié)構(gòu)緊湊， 操作靈活，安裝檢修方便。操作靈活，安裝檢修方便。 通常操作壓強(qiáng)通常操作壓強(qiáng)低于低于1.5Mpa，最高不超過最高不超過2.0Mpa，壓強(qiáng)過高容易泄露。操作溫度壓強(qiáng)過高容易泄露。操作溫度受墊片材料的耐熱性限制，一般不超過受墊片材料的耐熱性限制，一般不超過250。另外由于兩板的間距。另外由于兩板的間距僅幾毫米，流通面積較小，流速又不大，處理量較小。僅幾毫米，流通面積較小，流速又不大，處理量較小。2螺旋板式換熱器螺旋板式換熱器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：螺旋板式換熱器是由兩張間隔一定的平行薄金屬板卷制而成，

26、在其內(nèi)部形成兩個(gè)同心的螺旋形通道。換熱器中央設(shè)有隔板，將螺旋形通道隔開，兩板之間焊有定距柱以維持通道間距。在螺旋板兩側(cè)焊有蓋板。冷熱流體分別通過兩條通道，在器內(nèi)逆流流動(dòng)，通過薄板進(jìn)行換熱（1）型螺旋板式換熱器兩個(gè)螺旋通道的兩側(cè)完全焊接密封，為不可拆結(jié)構(gòu)，如圖（a）。換熱器中，兩流體均作螺旋流動(dòng)，通常冷流體由外周流向中心，熱流體由中心流向外周，呈完全逆流流動(dòng)。此類換熱器主要用于液體與液體間的傳熱。（2）型螺旋板式換熱器一個(gè)螺旋通道的兩側(cè)為焊接密封，另一通道的兩側(cè)是敞開的，如圖片（b）所示。換熱器中，一流體沿螺旋通道流動(dòng)，而另一流體沿?fù)Q熱器的軸向流動(dòng)。此類換熱器適用于兩流體流量差別很大的場合，常用

27、作冷凝器、氣體冷卻器等。（3）型螺旋板式換熱器型螺旋板式換熱器的結(jié)構(gòu)如圖片（c）所示。換熱器中，一種流體做螺旋流動(dòng)，另一流體做兼有軸向和螺旋向兩者組合的流動(dòng)。該結(jié)構(gòu)適用于汽體冷凝。（4）G型螺旋板式換熱器G型螺旋板式換熱器的結(jié)構(gòu)如圖片（d）所示。該結(jié)構(gòu)又稱塔上型，常被安裝在塔頂作為冷凝器，采用立式安裝，下部有法蘭與塔頂法蘭相連接。汽體由下部進(jìn)入中心管上升至頂蓋折回，然后沿軸向從上至下流過螺旋通道被冷凝。 螺旋板式換熱器的優(yōu)點(diǎn):螺旋通道中的流體由于慣性離心力的作用和定距柱的干擾，在較低雷諾數(shù)下即達(dá)到湍流，并且允許選用較高的流速，故傳熱系數(shù)大；由于流速較高，又有慣性離心力的作用，流體中懸浮物不易沉

28、積下來，故螺旋板式換熱器不易結(jié)垢和堵塞；由于流體的流程長和兩流體可進(jìn)行完全逆流，故可在較小的溫差下操作，能充分利用低溫?zé)嵩?；結(jié)構(gòu)緊湊，單位體積的傳熱面積約為管殼式換熱器的3倍。 其缺點(diǎn)是：操作溫度和壓力不宜太高，目前最高操作壓力為2MPa，溫度在400以下；因整個(gè)換熱器為卷制而成，一旦發(fā)現(xiàn)泄漏，維修很困難。3、板翅式換熱器、板翅式換熱器板翅式換熱器是一種更為高效、緊湊、輕巧的換熱器，過去由于制造成本較高，僅用于宇航、電子、原子能等少數(shù)部門?，F(xiàn)在已逐漸用于石油化工及其它工業(yè)部門，取得良好效果。板翅式換熱器的結(jié)構(gòu)形式很多，但是基本結(jié)構(gòu)元件相同，即在兩塊平行的薄金屬板之間，加入波紋狀或其它形狀的金屬

29、翅片，將兩側(cè)面封死，即成為一個(gè)換熱基本元件。將各基本元件進(jìn)行不同的疊積和適當(dāng)?shù)呐帕?，并用釬焊固定，即可制成并流、逆流或錯(cuò)流的板束（或稱芯部），然后再將帶由流體進(jìn)出口的接管的集流箱焊在板束上，即成為板翅式換熱器。我國目前常用的翅片形式有光直型翅片、鋸齒型翅片和多孔型翅片三種。其材料可為鋁合金，銅合金，金，鋼，不銹鋼和鈦等。目前我國主要用鋁合金。板翅式換熱器的優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)高度緊密、輕巧、單位體積設(shè)備所提供的傳熱面一般能達(dá)到2500 m2/m3，最高可達(dá)4300 m2/m3。通常用鋁合金制造，故重量輕，在相同的傳熱面下，其重量約為列管式的十分之一。由于翅片促進(jìn)了流體的湍動(dòng)并破壞了熱邊界層的發(fā)展，故其

30、傳熱系數(shù)較高；另外鋁合金不僅導(dǎo)熱系數(shù)高，而且在零度以下操作時(shí)，其延性和抗拉強(qiáng)度都很高，適用于低溫和超低溫的場合，故操作范圍廣，可在200至絕對零度范圍內(nèi)使用。同時(shí)因翅片對隔板有支撐作用，板翅式換熱器允許操作壓強(qiáng)也比較高，可達(dá)5MPa。這種換熱器的缺點(diǎn)是設(shè)備流道很小，易堵塞，且清洗和檢修困難，故所處理的物料應(yīng)較潔凈或預(yù)先凈制；另外由于隔板的翅片均由薄鋁板制稱成，故要求介質(zhì)對鋁不腐蝕。 4 4、熱板式換熱器、熱板式換熱器熱板式換熱器是一種新型高效板面式換熱器，其傳熱基本單元為熱板。其成型方法是按等阻力流動(dòng)原理，將雙層或多層金屬平板點(diǎn)焊或滾焊成各種圖形，并將邊緣焊接密封組成一體。平板之間在高壓下充氣

31、形成空間，實(shí)現(xiàn)最佳流動(dòng)狀態(tài)的流道結(jié)構(gòu)形式。各層金屬板的厚度可以相同，亦可以不同，板數(shù)可以為雙層或多層，這樣就構(gòu)成了多種熱板傳熱表面形式，如不等厚雙層熱板（圖a）、等厚雙層熱板（圖b）、三層不等厚熱板（圖c）、四層等厚熱板（圖d）等，設(shè)計(jì)時(shí)，可根據(jù)需要選取。熱板式換熱器的熱板傳熱表面形式。熱板式換熱器具有最佳的流動(dòng)狀態(tài)，阻力小，傳熱效率高；根據(jù)工程需要可制造成各種形狀，亦可根據(jù)介質(zhì)的性能選用不同的板材。熱板式換熱器可用于加熱、保溫、干燥、冷凝等多種過程，作為一種新型的換熱器，具有廣闊的應(yīng)用前景?？绽渑c水冷相比的優(yōu)點(diǎn)空冷與水冷相比的優(yōu)點(diǎn) 空冷的優(yōu)點(diǎn)空冷的優(yōu)點(diǎn)1對環(huán)境沒有熱污染和化學(xué)污染； 2空氣可

32、隨意取得，不需任何輔 助設(shè)備和 費(fèi)用；3選廠址不受限制；4空氣腐蝕性小，不需要除垢和清洗，使用壽命長；5空氣的壓降僅有1020毫米，故空氣的操作費(fèi)用低；6空冷系統(tǒng)的維護(hù)費(fèi)用，一般情況下僅為水冷系統(tǒng)的2030%； 7一旦風(fēng)機(jī)電源切斷，仍有3040%的自然冷卻能力。水冷的缺點(diǎn)水冷的缺點(diǎn)1對環(huán)境污染嚴(yán)重;2冷卻水往往受水源限制，需設(shè)置管線和泵站等設(shè)施；3特別對較大的廠，選廠址時(shí)必須考慮有充足的水源；4水腐蝕性強(qiáng)，需要進(jìn)行處理，以防結(jié)垢和臟物的淤積；5循環(huán)水壓高（取決于冷卻器和冷水塔的相對位置），故水冷能耗高；6由于水冷設(shè)備多，易于結(jié)垢，在溫暖氣候條件下還易生長微生附于冷卻器表面，常常需要停工清洗；7

33、電源一斷，即要全部停產(chǎn)。（四）空氣冷卻器（四）空氣冷卻器水冷的優(yōu)點(diǎn)水冷的優(yōu)點(diǎn) 1水冷通常能使工藝流體冷卻到低于空氣溫度23，且循環(huán)水在水塔中可被冷卻到接近環(huán)境濕球溫度；2水冷對環(huán)境溫度變化不敏感；3水冷器結(jié)構(gòu)緊湊，其冷卻面積比空冷器冷卻面積要大的多；4水冷器可以設(shè)置在其他設(shè)備之間，如管線下面； 5用一般列管式換熱器即可滿足要求；6無噪聲?？绽涞娜秉c(diǎn)空冷的缺點(diǎn)1由于空氣比熱小，且冷卻效果取決與干球溫度，通常不能把工藝流體冷卻到環(huán)境溫度；2大氣溫度波動(dòng)大，風(fēng)、雨、陽光，及季節(jié)變化，均會(huì)影響空冷器的性能，在冬季還可能引起管內(nèi)介質(zhì)凍結(jié)；3由于空氣側(cè)膜傳熱系數(shù)低，故空冷器的要小的多；4空冷器不能緊靠大的障礙物，如建筑物、大樹，否則會(huì)引起熱風(fēng)循環(huán)；5要求用特殊工藝制造的翅片管和風(fēng)機(jī)； 6有一定的噪聲。 水冷與空冷相比的優(yōu)點(diǎn)水冷與空冷相比的優(yōu)點(diǎn) 空氣冷卻器空氣冷卻器基本部件：1. 管束 2. 風(fēng)機(jī)3. 百葉窗 4. 構(gòu)架5. 風(fēng)箱 6. 附件基本結(jié)構(gòu)基本結(jié)構(gòu)分類分類：按管束布置方式: 立式、水平式 、斜頂式、圓環(huán)式按通風(fēng)方式：鼓風(fēng)式 、引風(fēng)式和自然通風(fēng)按冷卻方式：干式空冷濕式空冷（增濕型、噴霧蒸發(fā)型、濕面型）、聯(lián)合型按防寒方式：熱風(fēng)內(nèi)循環(huán)式、熱