换热器的分类、应用与选择

yantinglong · 发表于 2008-12-30 11:24:25

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大家讨论下各种换热器在什么情况下选择和应用，请大家积极参与，把没有的补上！
间壁式换热器分类：
一、管式换热器
1、管壳式换热器
（1）固定管板式换热器
（2）浮头式换热器
（3）U型管式换热器
2、套管式换热器
3、蛇管换热器
（1）沉浸式蛇管换热器
（2）喷淋式蛇管换热器
4、翅片管换热器
二、板式换热器
1、夹套换热器
2、平板式换热器
3、螺旋板式换热器
4、板翅式换热器
5、伞板换热器
6、螺旋板式换热器
三、热管换热器
换热器的应用：
固定管板式换热器：

固定管板式换热器的两端管板和壳体制成一体，当两流体的温度差较大时，在外壳的适当位置上焊上一个补偿圈，（或膨胀节）。当壳体和管束热膨胀不同时，补偿圈发生缓慢的弹性变形来补偿因温差应力引起的热膨胀。

　　特点：结构简单，造价低廉，壳程清洗和检修困难，壳程必须是洁净不易结垢的物料。

　　固定管板式换热器主要有外壳、管板、管束、封头压盖等部件组成。固定管板式换热器的结构特点是在壳体中设置有管束，管束两端用焊接或胀接的方法将管子固定在管板上，两端管板直接和壳体焊接在一起，壳程的进出口管直接焊在壳体上，管板外圆周和封头法兰用螺栓紧固，管程的进出口管直接和封头焊在一起，管束内根据换热管的长度设置了若干块折流板。这种换热器管程可以用隔板分成任何程数。

　　固定管板式换热器结构简单，制造成本低，管程清洗方便，管程可以分成多程，壳程也可以分成双程，规格范围广，故在工程上广泛应用。壳程清洗困难，对于较脏或有腐蚀性的介质不宜采用。当膨胀之差较大时，可在壳体上设置膨胀节，以减少因管、壳程温差而产生的热应力。

固定管板式换热器的特点是：1、旁路渗流较小；2、造价低；3、无内漏；4、固定管板式换热器的缺点是，壳体和管壁的温差较大，易产生温差力，壳程无法清洗，管子腐蚀后连同壳体报废，设备寿命较低，不适用于壳程易结垢场合。

浮头式换热器

浮头式换热器两端的管板，一端不与壳体相连，该端称浮头。管子受热时，管束连同浮头可以沿轴向自由伸缩，完全消除了温差应力。

　　新型浮头式换热器浮头端结构，它包括圆筒、外头盖侧法兰、浮头管板、钩圈、浮头盖、外头盖及丝孔、钢圈等组成，其特征是：在外头盖侧法兰内侧面设凹型或梯型密封面，并在靠近密封面外侧钻孔并套丝或焊设多个螺杆均布，浮头处取消钩圈及相关零部件，浮头管板密封槽为原凹型槽并另在同一端面开一个以该管板中心为圆心，半径稍大于管束外径的梯型凹槽，且管板分程凹槽只与梯型凹槽相连通，而不与凹型槽相连通；在凹型和梯型凹槽之间钻孔并套丝或焊设多个螺杆均布，设浮头法兰为凸型和梯型凸台双密封，分程隔板与梯型凸台相通并位于同一端面的宽面法兰，且凸型和梯型凸台及分程隔板分别与浮头管板凹型和梯型凹槽及分程凹槽相对应匹配，该浮头法兰与无折边球面封头组配焊接为浮头盖，其法兰螺孔与浮头管板的丝孔或螺杆相组配，用螺栓或螺帽紧固压紧浮头管板凹型和梯型凹槽及分程凹槽及其垫片，该结构必要时可适当加大浮头管板的厚度和直径及圆筒的内径，同时相应变更加大相关零部件的尺寸；另配置一无外力辅助钢圈，其圈体内径大于浮头管板外径，钢圈一端设法兰与外头盖侧法兰内侧面凹型或梯型密封面连接并密封，另一端设法兰或其他结构与浮头管板原凹型槽及其垫片或外圆密封。

　　浮头换热器的特点：

　　浮头式换热器的一端管板固定在壳体与管箱之间，另一端管板可以在壳体内自由移动，这个特点在现场能看出来。这种换热器壳体和管束的热膨胀是自由的，管束可以抽出，便于清洗管间和管内。其缺点是结构复杂，造价高（比固定管板高20%），在运行中浮头处发生泄漏，不易检查处理。浮头式换热器适用于壳体和管束温差较大或壳程介质易结垢的条件。

　　固定管板式换热器主要特点：

　　固定管板式换热器主要有外壳、管板、管束、顶盖（又称封头）等部件构成。在圆形外壳内，装入平行管束，管束两端用焊接或胀接的方法固定在管板上，两块管板与外管直接焊接，装有进口或出口管的顶盖用螺栓与外壳两端法兰相连。它的特点是结构简单，没有壳侧密封连接，相同的壳体内径排管最多，在有折流板的流动中旁路最小，管程可以分成任何管程数，因两个管板由管子互相支撑，故在各种管壳式换热器中它的管板最薄，造价最低，因而得到广泛应用。这种换热器的缺点是：壳程清洗困难，有温差应力存在。当冷热两种流体的平均温差较大，或壳体和传热管材料膨胀系数相差较大，热应力超过材料的许用应力时，在壳体上需设膨胀节，由于膨胀节强度的限制，壳程压力不能太高。这种换热器适用于两种介质温差不大，或温差较大但壳程压力不高，及壳程介质清洁，不易结垢的场合。

U型管式换热器
U型管式换热器是将每根管子都弯成U型状，两端固定在同一管板的两侧，管板用隔板分成两室，如图示。这种结构使得每根管子可以自由伸缩，与其它管子和壳体无关，从而解决了热补偿问题。这种换热器结构简单，可用于高温高压，但管程不易清洗，而且因管子需要一定的弯曲半径，故管板的利用率低。

yantinglong · 发表于 2008-12-30 11:28:04

补充下
现在板式换热器应用很广泛，他有一下优点，传热系数高，对数平均温差大，占地面积小，容易改变换热面积和流程组合，重量轻，价格低，制作方便，容易清洗热损失小，不易结垢，但是：容量较小，单位长度的压力损失大，工作压力不易过大，易堵塞，不耐高温。
所以板换一般用于压强比较低（一般不大于2.5Mpa），温度不高，且介质洁净的情况下。

horny45 · 发表于 2008-12-30 11:35:38

还有1. 直接接触式换热器：适用于参与换热的两种流体互相溶混，或允许两者之间有物质扩散、机械夹带的场合。
2. 蓄热式换热器：多用于从高温炉气中回收热量以预热空气或将气体加热至高温。换热过程分两个阶段进行。
3. 间壁式换热器：参与换热的两流体不互相溶混。
4. 中间载热体式换热器：载热体在高、低温流体换热器内循环。多用于核能工业、化工过程、冷冻技术及余热利用中。
按换热器的用途分类：有加热器、冷却器、蒸发器、再沸器、预热器、过热器、冷凝器等。
楼主只有间壁式换热器。所以小小补充哈。

julius2007 · 发表于 2008-12-30 11:43:29

学习了，感谢各位的讲解，长了知识，鼓励一下

dongdong730 · 发表于 2008-12-30 13:23:24

蒸发式冷凝冷却系统与传统的水冷及风冷式换热设备相比具有以下优势：
1.
冷凝、冷却效果好：水的蒸发潜热大,冷却水吸热量大,传热效率高，从而达到了更好的冷凝冷却效果；相对开式冷却技术，闭式冷却能够保证冷却流体不受环境空气污染的影响；寒冷季节可向空冷转换。
2.
节水：蒸发式冷凝、冷却设备主要是利用水的气化潜热，与风冷及水冷的显热方式吸收制冷剂的热量不同。一般水冷式换热器，1kg冷却水能带走大约16～25kJ的热量，而蒸发式1kg水蒸发能带走约2528kJ热量，实际耗水量比水冷少很多，属节水型产品。空气冷却系统虽然无需耗水，但风机能耗较大，设备占地面积大，蒸发式的能效比较风冷式高15%～20%。
3.
节能：采用蒸发式冷凝器的制冷系统，冷凝温度可以比设计的风冷和水冷更低，可以较水冷式低3～5℃，比风冷式低8～12℃，相对于水冷和风冷系统，压缩机的能耗可分别节约10%和30%以上；风机的动力消耗与水冷的冷却塔相近，而为风冷的30%左右；水泵的压力和流量的降低，又减小了水泵电机的能耗，约为水冷式的40%左右，如考虑水冷式冷却塔水泵功耗，则仅为1/4～1/8。综合考虑蒸发式冷凝器在节约能耗方面，相对于水冷和风冷均有显著优势。
4.
安装、维护方便，运行费用低：蒸发式冷凝冷却系统集换热器及冷却塔等于一体，结构紧凑，占地面积小，附加设备费用低，而且安装及维护方便；除节水节电外，由于附加设备少，在运行中只需水处理及排污水问题，维护费用相对更低。

littlebboy · 发表于 2008-12-30 14:12:12

热管及热管换热器
热管是一种具有极高导热性能的传热元件，它通过在全封闭真空管内工质的蒸发与凝结来传递热量，具有极高的导热性，良好的等温性，冷热两侧的传热面积可任意改变，可远距离传热，可控制温度等一系列优点。由热管组成的热管换热器具有传热效率高，结构紧凑，流体阻损小，有利于控制露点腐蚀等优点。目前已广泛应用于冶金、化工、炼油、锅炉、陶瓷、交通、轻纺、机械等行业中，做为废热回收和工艺过程中热能利用的节能设备，取得了显著的经济效益。