化工原理 换热器

将换热器按照原理，用途和结构进行分类 。

换热器

• 按传热原理分类
  • 间壁式换热器
    • 板式换热器
      • 由一系列具有一定波纹形状的金属片叠装而成的一种新型高效换热器。各种板片之间形成薄矩形通道，通过半片进行热量交换。
      • 优点：换热效率高、热损失小、结构紧凑轻巧、占地面积小、安装清洗方便、使用寿命长
      • 用于冶金、机械、 电力、造纸、纺织
    • 夹套式换热器
      • 在容器外壁安装夹套制成
      • 缺点：传热面受容器壁面限制，传热系数小。
      • 广泛用于反应过程的加热和冷却。
    • 喷淋式换热器
      • 将换热管成排地固定在钢架上，热流体在管内流动，冷却水从上方喷淋装置均匀淋下
      • 优点：结构简单、造价便宜；起到降低冷却水温度，增大传热推动力的作用； 能耐高压；便于检修、清洗，水质要求低。 缺点：冷却水喷淋不均会影响传热效果；只能安装在室外。
    • 套管式换热器
      • 用两种尺寸不同的标准管连接而成同心圆套管，外面的叫壳程，内部的叫管程。两种不同介质可在壳程和管程内逆向流动(或同向)以达到换热的效果。
      • 优点：结构简单，传热面积增减自如; 传热效能高; 结构简单，工作适应范围大，传热面积增减方便; 可以根据安装位置任意改变形态，利于安装。 缺点:检修、清洗和拆卸都较麻烦，在可拆连接处容易造成泄漏;生产中，有较多材料选择受限。
    • 管壳式换热器
      • 以封闭在壳体中管束的壁面作为传热面
      • 优点：高效节能；改层流为湍流，提高了换热效率，降低了热阻；换热速度快；结构紧凑，占地面积小，重量轻，安装方便；维护费用低，易操作，清垢周期长，清洗方便；采用纳米热膜技术，显著增大传热系数
      • 广泛用于热电、厂矿、石油化工、城市集中供热、食品医药、能源电子、机械轻工
    • 沉浸式蛇管型
      • 以蛇形管作为传热元件
      • 优点：结构简单，制造、安装、清洗和维修方便，便于防腐，能承受高压，价格低廉。 缺点：由于容器体积比管子的体积大得多、笨重、单位传热面积金属耗量多，因此管外流体的表面传热系数较小。
      • 适用于高压流体的冷却、冷凝
  • 蓄热式换热器
    • 通过多孔填料或基质的短暂能量储存，将热量从一种流体传递到另外一种流体。
    • 优点：适用于超高温
    • 固定型(阀门切换型) 旋转型(回转式）
  • 流体连接间接式换热器
    • 把两个表面式换热器由在其中循环的热载体连接起来的换热器，热载体在高温流体换热器和低温流体之间循环，在高温流体接受热量，在低温流体换热器把热量释放给低温流体。
  • 直接接触式换热器
    • 两种流体直接接触，彼此混合进行换热的设备
    • 冷水塔、气体冷凝器
  • 复式换热器
    • 兼有汽水面式间接换热及水水直接混流换热两种换热方式的设备。
    • 同汽水面式间接换热相比，具有更高的换热效率；同汽水直接混合换热相比具有较高的稳定性及较低的机组噪音。
• 按用途分类
  • 加热器
    • 把流体加热到必要的温度，但加热流体没有发生相的变化。
  • 预热器
    • 预先加热流体，为工序操作提供标准的工艺参数。
  • 过热器
    • 把流体（工艺气或蒸汽）加热到过热状态。
  • 蒸发器
    • 加热流体，达到沸点以上温度，使其流体蒸发，一般有相的变化。
• 按结构分类
  • 浮头式换热器
    • 浮头式换热器的一端管板与壳体固定，而另一端的管板可在壳体内自由浮动，壳体和管束对膨胀是自由的，故当两张介质的温差较大时，管束和壳体之间不产生温差应力。
    • 优点：管束可以抽出，以方便清洗管、壳程；介质间温差不受限制； 缺点：小浮头易发生内漏；金属材料耗量大，成本高20%；结构复杂
    • 可用于结垢比较严重的场合；可在高温、高压下工作；可用于管程易腐蚀场合。
  • 固定管板式换热器
    • 管束两端管板采用焊接方法与壳体固定连接的管壳式换热器
    • 优点:旁路渗流较小;锻件使用较少，造价低;无内漏。 缺点:壳体和管壁的温差较大;易产生温差力，管板与管头之间易产生温差应力而损坏;壳程无法机械清洗;管子腐蚀后连同壳体报废，设备寿命较低。
  • U形管板换热器
    • 每根管子都弯成U形，进出口分别安装在同一管板的两侧，封头 用隔板分成两室。每根管子可以自由伸缩，而与其管子和壳体 无关。
    • 结构比较简单，但管程不易清洗，只适用于洁净且不易结垢的铆料，如高压气体的换热
  • 板式换热器
    • 由一系列具有一定波纹形状的金属片叠装而成的一种新型高效换热器。各种板片之间形成薄矩形通道，通过半片进行热量交换。
    • 优点：换热效率高、热损失小、结构紧凑轻巧、占地面积小、安装清洗方便、使用寿命长
    • 用于冶金、机械、 电力、造纸、纺织