精馏干货33换热器的分类及原理,全在

换热器（HeatExchanger）在化工、火油、动力、食物及别的很多产业临盆中占据要害名望。换热器是将热流体的部份热量转达给冷流体，使流体温度抵达工艺过程规章指方向热量换取做战，又称热换取器。

换热器按其用处辨别，有加热器、冷却器、冷凝器、挥发器和再沸器等。依据不同的工艺请求，换热器的品种千差万别。在精馏工艺中，离不开再沸器和冷凝器。但依据冷热流体的来往方法基础上可分为直接来往式、蓄热式和间壁式三种。

直接来往式换热器

冷热流体直接混杂实行热量换取。当工艺上理睬冷、热流体实行直接来往时，这类方法是最为便利，有用的，做战也很简略。比方，当炼油厂、热电厂中的凉水塔即是一例，在其内，热轮回水与冷空气直接来往而使水获得冷却。别的，这类方法还用于气体的除尘、增湿、冷却及蒸汽的冷凝等场所。

▲凉水塔

蓄热式换热器

冷热流体并不来往，而是经过前言---蓄热器实行换热。蓄热器是由蓄热室及填充于其内、热容量较大的填料（如耐火砖）构成，热流体与冷流体瓜代经过蓄热器时，热流体所摄取的热量便转达给了冷流体。在传热经过中，蓄热器及流体的温度均随工夫而变动，因此属于停止式的不褂讪的传热经过。蓄热式换热器由于机关简略且耐高温，于是，罕用在重质油高温裂解制取低分子烃的工艺上。

间壁式换热器

时时环境下，产业长实行换热的两种流体，不理睬直接混杂，于是要经过做战壁将它们离隔实行传热，称为间壁式。传热经过中，热量次序由热流体?壁的一侧?壁的另一侧?冷流体。这类换热器的用量特别大，占总量的99%。依据机关不同可分为管式、板式等，管式和板式换热器又进一步可细分为管壳式、陶醉式、夹套式等。

管式换热器

1.1管壳式换热

管壳式换热器又称列管式换热器。因此封锁在壳体中管教的壁面做为传热面的间壁式换热器。这类换热器机关简略、造价低、畅通截面较宽、易于冲洗水垢；但传热系数低、占大地积大。可用各式机关材料（主借使金属材料）建立，能在高温、高压下操纵，是今朝运用最广的类别。

①停止管板式换热器

停止管板式的两头管板和壳体系成一体。于是它具备机关简略，成本低的益处。然而壳程冲洗和检验难题。在壳层里的流体，必需是明净且不易结垢的物料。

当两流体的温差较大时，招斟酌热弥补。即在外壳的合适部位焊上一个弥补圈，当外壳和管教热膨胀不同时，弥补圈产生弹性变形，以适应外壳和管教不同的热膨胀水平。这类弥补法子简略，但不宜运用两流体温差过大（不大于70℃）和壳程流体压强过高的场所。

益处

◆机关简略、紧凑。

◆在不异的壳体直径内，排管数至多，旁路起码。

◆每根换热管均也许实行替换，且管内冲洗便利。

毛病

◆壳程不能实行死板冲洗。

◆当换热管与壳体的温差较大（大于50℃）时构成温差应力，需在壳体上配置膨胀节，于是壳程压力受膨胀节强度的束缚不能过高。

◆停止管板式换热器合用于壳方流体纯洁且不易结垢，两流体温差不大或温差较大但壳程压力不高的场所。

②浮头式换热器

浮头换热器有一端管板不与外壳连为一体，也许沿轴向解放浮动。这类机关不光齐备消除了热应力的影响，且由于停止端的管板以法兰与壳体接连，全部管教也许从壳体中抽出，于是便于冲洗和检验。故浮头式换热器运用对比广泛，但其机关对比繁杂，造价较高。

益处

◆当换热管与壳体有温差存在，壳体或换热管膨胀时，互不管教，不会构成温差应力。

◆管教可从壳体内抽出，便于管内和管间的冲洗。

毛病

◆机关较繁杂，用材量大，造价高。

◆浮头盖与浮动管板之间若密封不严，产生内漏，构成两种介质的混杂。

③U形管式换热器

U形管式换热器在换热器中是唯独合用于高温、高压和高温差的换热器。其每根管子都弯成U型，相差口离别安置在统一管板的双侧，封头用隔板分红两室。云云，每根管子也许解放伸缩。而与其余管子和壳体均无关。这类换热器机关比浮头式简略，分量轻，但管程不易冲洗，只合用于明净而不易结垢的流体，比方高压气体的换热。

益处

◆U形换热管的管教也许解放浮动，毋庸斟酌温差应力，可用于大温差场所。

◆惟独一路管板，法兰数目少，败露点少、机关简略。

◆运转牢靠，造价低。管教也许抽出，管间冲洗便利。

毛病

◆管内冲洗对比难题。

◆由于管子需求有必要的曲折半径，故管板的操纵率较低。

◆管教最内层管间距大，壳程易短路。当管内流速过高时，将会对U形弯管段构成严峻的冲蚀，影响寿命。

◆内层管子坏了只可阻塞而不能替换，于是报废率较高。

④填料函式浮头换热器

浮头式换热器的一种改型机关，它把原置于壳程内部的浮头移至体外，用填料函来密封壳程内介质的外泄。机关特性是管板惟独一端与壳体停止接连，另一端采纳填料函密封。管教也许解放伸缩，不会构成因壳壁与管壁温差而引发的温差应力。

益处

◆机关较浮头式换热器简略，建立便利，金属耗量较浮头低10%左右，造价低。

◆管教可从壳体内抽出，管内、管间均能实行冲洗，修理便利。

毛病

◆填料函耐压不高，时时小于4.0MPa。

◆壳程介质也许经过填料函外漏，对易燃、易爆、有毒和名贵的介质不合用。

◆填料函式换热器合用于管、壳壁温差较大或介质易结垢，需时时清算且压力不高的场所。

1.2陶醉式蛇管换热器

这类换热器是将金属管弯绕成各式与容器相适应的形态，并陶醉在容器内的液体中。

益处

◆机关简略，能经受高压，可用耐腐化材料建立。

毛病

◆容器内液体湍动水平低，管外给热系数小.为抬高传热系数，容器内可安置搅拌器。

1.3喷淋式换热器

将换热管成排地停止在钢架上，热流体在管内滚动，冷却水从上方喷淋安设平匀淋下，故也称喷淋式冷却器。喷淋式换热器的管外是一层湍动水平较高的液膜，管外给热系数较陶醉式增大良多。别的，这类换热器大多安置在空气畅通之处，冷却水的挥发亦带走一部份热量，可起到低落冷却水温度，增大传热促使力的效用。于是，和陶醉式比拟，淋式换热器的传热成果大有改观。

益处

◆机关简略、造价低廉。

◆本事高压。

◆便于检验、冲洗，水质请求低。

毛病

◆冷却水喷淋不易平匀而影响传热成果。

◆只可安置在室外。

1.4套管式换热器

以齐心套管中的内管做为传热元件的换热器。两种不同直径的管子套在一同构成齐心套管，每一段套管称为“一程“，程的内管（传热管）借U形肘管，而外管用短管次序接连成排，停止于支架上。热量经过内管管壁由一种流体转达给另一种流体。

每每，热流体（A流体）由上部引入，而冷流体（B流体）则由下部引入。套管中外管的两头与内管用焊接或法兰接连。内管与U形肘管多用法兰接连，便于传热管的冲洗和增减。每程传热管的有用长度取4～7米。这类换热器传热面积最高达18平方米，故合用于小容量换热。

益处

◆机关简略，本事高压。

◆传热面积可依据需求增减，运用便利。

毛病

◆管直会商多，易败露。

◆占大地积较大，单元传热面耗费金属量大。

1.5翅片管式换热器

翅片管换热器的机关与时时管壳式换热器基事实同，不过用翅片管取代了光管做为传热面。翅片管是一种带肋的壁面，对增添换热面积和增进湍流有显著的效用。

由于传热加倍，机关紧凑，可做成紧凑式换热器。翅片管换热器也经罕用于加热或冷却管外气体，而在管内通以蒸汽或水，比方空冷器、汽锅省煤器等。

益处

◆与光管比拟，传热面增大，传热手腕坚固。

◆一样热负荷下，比光管的管子少，于是机关更紧凑。

◆可针对传热和工艺矫健取舍材料，做成镶嵌或焊接翅片管。

毛病

◆造价高。

◆流阻大，动力耗费大。

板式换热器

2.1板翅式换热器

是一种更为高效、紧凑、变通的换热器。往时由于制构成本较高，仅用于宇航、电子、原子能等小量部门。现已慢慢用于火油化工及其余产业部门。

板翅式换热器的机关模样良多，但基础元件不异，即在两块平行的薄金属板之间，参预涟漪状或其余形态的金属翅片，将双侧面封死，即成为一个换热基础元件。

益处

◆传热效率高，温度节制性好。

◆翅片很薄，机关紧凑，体积小。

◆翅片兼具传热面和撑持效用，强度高。

毛病

◆流道狭窄，轻易阻塞，且清算难题。

◆隔板和翅片很薄，请求介质对铝不会腐化，若腐化，构成内部串漏，很难补缀。

◆机关繁杂，给计算增进了难度。

2.2夹套换热器

在容器外壁安置夹套制成，夹套与容器之间构成的空间做为加热介质或冷却介质的通路。但其加热面受容器壁面束缚，传热系数也不高。为抬高传热系数且使容器内液体受热平匀，可在容器内安置搅拌器。当夹套中通入冷却水或无相变的加热剂时，亦可在夹套中配置螺旋隔板或别的增进湍动的法子，以抬高夹套一侧的给热系数。

益处

◆机关简略，加工便利。

毛病

◆传热面积小，传热效率低。

2.3螺旋板式换热器

螺旋板换热器是由两张平行的金属板卷制而成，在其内部构成两个齐心的螺旋形通道。换热器中心配置隔板，将螺旋形通道离隔，两板之间焊有定距柱以保持通道间距。在螺旋板双侧焊有盖板。冷热流体离别经过两条通道，在器内逆流滚动，经过薄板实行换热。

益处

◆传热系数高。

◆不易结垢和阻塞。

◆能操纵温度较低的热源。

◆机关紧凑。

毛病

◆操纵压强和温度不宜过高，不易检验。

2.4平板式换热器

简称板式换热器，由一组长方形的薄金属板平行枚举，加倍组装于支架之上而构成。两相邻板片的边际衬有垫片，压紧后板间构成密封的流体通道，且可用垫片的厚度调理通道的巨细。

益处

◆传热系数高，机关紧凑，具备可拆机关。

毛病

◆理睬的操纵压强和温度对比低。

◆通流面积小，流速又不大，责罚量较小。

热管换热器

热管是由一根抽除不凝性气体的密封金属管内充以必要量的某种劳动液体而成。劳动液体在热端摄取热量而沸腾汽化，构成的蒸汽流至冷端冷凝放出潜热，冷凝液回至热端，再次沸腾汽化。这样一再轮回，热量持续从热端传至冷端。

热管传热经过沸腾汽化、蒸汽滚动和蒸汽冷凝三步实行，由于沸腾和冷凝的对传达热强度很大，两头管表面比管截面大良多，而蒸汽滚动阻力损失又较小，于是热管两头温差也许很小。由于其导热手腕好，特别合用于低温差传热以及某些等温性请求高的场所。

益处

◆机关简略，操纵寿命长，劳动牢靠。

◆具备极高的导热性、精良的等温性。

◆冷热双侧的传热面积可恣意变换、可远间隔传热、可节制温度。

毛病

◆抗氧化、耐高温功用较差。

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