换热器与散热器教材

1、散热器的分类一、铸铁散热器铸铁散热器的特点：优点：结构简单，防腐性好，使用寿命长以及热稳定性好的; 缺点：其金属耗量大、金属热强度低于的钢制热器。我国LI前应用较多的铸铁散热器有：翼型散热器、柱型散热器(一) 、翼型散热器分类：1.圆翼型圆冀型散热器是一根内径75mm的管子，外面带有许多圆形肋片的铸件。管子两 端配设法兰，可将数根组成平行叠的散热器组。管子长度分750mm, 1000mm；最 高工作压力：对热媒为热水，水温低于150°C, Pb = 0. 6MPa；对蒸汽为热煤， Pb = 0. 4MPa。圆翼型型号标记为：TY0. 756 (4)和 Tyl. 06(4)。2.长翼型

2、长翼型散热器的外表面具有许多竖向肋片，外壳内部为一扁盒状空间。长冀型散 热器的标准长度L分200mm, 280mm两种，宽度B=115mm,同侧进出口中心距 H1二500mm,高度H二595mm。长翼型型号标记分别相应为：TC0. 28 / 54 (俗称大 60)和 TC0. 20 / 54 (俗称小 60)。翼型散热器的特点：制造工艺简单，长翼型的造价也较低；但翼型散热器的金属 热强度和传热系数比较低，外形不美观，灰尘不易清扫，特别是它的单体散热量 较大，设汁选用时不易恰好组成所需的面积，因而日前不少设计单位，趋向不选 用这种散热器。(二) 柱型散热器柱型散热器的组成：柱型散热器是呈柱状的单

3、片散热器。外表面光滑，每片并行 儿个中空的立柱相互连通。根据散热面积的需要。可把各个单片组装在一起形成 一组散热器。我国U的常用的柱型散热器主要有：二柱型散热器和四柱型散热器; 柱型散热器有带脚不带脚的两种片型，便于落地或挂墙安装。国内散热器标准规定，柱型散热器有五种规格：相应型号标准记为TZ255；TZ435：TZ455；TZ46 5(8)； TZ495 (8)。如标记TZ465, TZ4表示灰铸铁四柱型，6表示同侧 进出口中心距为600 mm, 5表示最高工作压力0. 5MP&。（二）柱型散热器柱型散热器与翼型散热器相比其金属热强度及传热系数高；外形美观，易清除积 灰；容易组成所需

4、的面积；因而它得到较广泛的应用。二、钢制散热器U前我国生产的钢制散热器主要有下面儿种型式：（一）闭式钢串片对流散热器山钢管、钢片、联箱及管接头组成。闭式钢串片式散热器规格以高*宽表示，其 长度可按设计要求制作。（二）板型散热器由面板、背板、进出水口接头、放水门固定套及上下支架组成。背板有带对流片和不带对流片两种类型。国内散热器标准给出的规格 尺寸见表2-1 o二、钢制散热器（三）钢制柱型散热器其构造与铸铁柱型散热器相似，每片也有儿个小空立柱。这种散热器是采用1.25-1. 5mm厚冷轧钢板冲压延伸形成片状半柱型，将两片片状半柱型经压力滚捍复合成单片，单片之间经气体弧焊联接成散热器。二、钢制散热

5、器（四）扁管型散热器组成：它是采用52x11x1. 5 mm （宽x高x片）的水通路扁管叠加焊接在一起，型 散热器外形尺是以52m m为基数，形成三种高度规格；416mm（8根），520mm （10 根）和624mm （12根）。长度:由600mm开始，以200mm进位至2000mm共八种规 格。结构形式：单板、双板，单板带对流片和双板带对流片四种结构形式。 钢制散热器与铸铁散热器相比，具有的特点1. 金属耗量少。钢制散热器大多数是111薄钢板压制焊接而成。金属热强度可达0. 8、1. 0W/ kg°C,而铸铁散热器的金属热强度一般仅为0.3 W/kg°C左右。2. 耐压强

6、度高。铸铁散热器的承压能力一般P b二0. 4 一 0. 5Mpao钢制板型及柱型散热器的最 高工作压力可达0. SMpao因此，从承压能力的角度来看，钢制散热器适用于高 层建筑供暖和高温水供暖系统。钢制散热器与铸铁散热器相比，具有的特点3. 外形美观整洁，占地小，便于布置。如板型和扁管型散热器还可以在其外表 面喷刷各种颜色的图案，与建筑和室内装饰相协调。制散热其高度较低，扁管和 板型散热器厚度薄，占地小，便于布置。4. 除钢制柱型散热器外，钢制散热器的水容量较少，热稳定性差些。在供水温 度偏低而乂采用间歇供暖时，散热效果明显降低。5. 钢制散热器的主要缺点是容易被腐蚀，使用寿命比铸铁散热器短

7、。6. 此外，在蒸汽供暖系统中不应采用钢制散热器。对具有腐蚀性气体的生产厂 房或相对湿度较大的房间，不宜设置钢制散热器。二、钢制散热器山于钢制散热器存在上述缺点，它的应用范围受到一定的限制。因此，铸铁 柱型散热器仍是目前国内应用最广泛的散热器。（三）、光面管（排管）散热器它是一种最简易的散热器。它是用钢管在现场或工厂焊接制成。它的主要缺点是 耗钢量大也不美观一般只用于工业厂房。（四）、其它类型散热器铝制散热器重量轻，外表美观；铝的辐射系数比铸铁和钢的小，为补偿其辐射 放热的减小，外型上应采用措施以提高气对流散热量。陶瓷散热器混凝土板内嵌钢管的散热器型式塑料散热器换热器分类热 水 换 热 器的分

8、类按参与热交换的介质分类，分为汽-水（式）换热器和水- 水（式）换热器;按换热器热交换（传热）的方式分类，分为表面式换热器和混 合式换热器。表面式换热器是冷热两种流体被金属壁隔开，而通过金属壁而进行 热交换的换热器混合式换热器是冷热两种流体直接接触进行混合而实现热交换 的换热器。一夹套式换热器1-容器| 2夹套结构如图所示。夹套空间是加热介质和冷却介质 的通路。这种换热器主要用于反应过程的加热或冷 却。当用蒸汽进行加热时，蒸汽上部接管进入夹套, 冷凝水111下部接管流出。作为冷却器时，冷却介质（如 冷却水）曲夹套下部接管进入，由上部接管流出。 夹套式换热器结构简单,但山于其加热面受容器壁面 限

9、制，传热面较小，且传热系数不高。二.喷淋式换热器喷淋式换热器的结构与操作如下图所示。这种换热器多用作 冷却器。热流体在管内自下而上流动，冷水由最上而的淋水 管流出，均匀地分布在蛇管上，并沿其表面呈膜状自 上而下流下，最后流入水杷排出。喷淋式换热器常置于室外空气流通处。冷却水在空气中汽化亦可带走部分热量， 增强冷却效果。其优点是便于检修, 传热效果较好。缺点是喷淋不易均 匀。三. 套管式换热器套管式换热器的基本部件由直径不同的 直管按同轴线相套组合而成。内管用180 暗幕喷涔芟樱黃苴嘈枇樱询谷缤*尽C恳欢翁坠罠怀蹋砍逃行C兰任?6m。若管子太长，管中间会向下弯曲，使环隙中的流体分布不均匀。套管换

10、热器的优点是构造简单, 内管能耐高压，传热面积可根据需 要增减，适当选择两管的管径，两 流体皆可获得适宜的流速，且两流 体可作严格逆流。其缺点是管间接 头较多，接头处易泄漏，单位换热 器体积具有的传热面积较小。故适用于流量不大、传热面积要求不大但压强要求 较高的场合。四管壳式换热器1. 固定管板式结构如图所示。管子两端与管板的 连接方式可用焊接法或胀接法固立。壳体则同管板焊接。从而管束、管板与壳体成为一个不可拆的整体。这就是固左管板式 名称的由来。折流板主要是圆缺形与盘环形两种，其结构如图所示。操作时，管壁温度是由管程与壳程流体共同控制的，而壳壁温度只与壳程流体有关，与管程流体无关。管壁与壳壁

11、温度不同，二 者线膨胀不同，又因整体是固左结构, 必产生热应力。热应力大时可能使管 子压弯或把管子从管板处拉脱。所以 当热、冷流体间温差超过50C时应有 减小热应力的措施，称“热补偿”。固定管板式列管换热器常用偿。图所示的为具有膨胀 节的固定管板式换热器， 即在壳体上焊接一个横断 面带圆弧型的钢环。该膨 胀节在受到换热器轴向应II白朴偿01的凶兄用觇式换烈為1 摘板占 23“膨胀节”结构进行热补力时会发生形变，使壳体 伸缩，从而减小热应力。但这种补偿方式仍不适用于热、冷流体温差较大（大于70°C）的场合，且因膨胀节是承压薄弱处，壳程流体压强不宜超过6毗。为更好地解决热应力问题，在固定

12、管板式的基础上，乂发展了浮头式和U型 管式列管换热器。2.浮头式这种结构不但完全消除了热应力，而且山于固定端的管板用法兰与壳体连接, 整个管束可以从壳体中抽出，便于清洗和检修。浮头式换热式应用较为普遍，但 结构复杂，造价较高。结构如图所示。其特点是有一端管板不与外壳相连，可以沿轴向自山伸缩。浮头式换豹益】一行禅隔皈.2 査務陽皈丿3 浮头3.U型管式U形骨换热器1 L：形管；2壳程隔板；3管程隔板如图所示，I；型管式换热器每根管子都弯成u型，管子的进出口均安装在同一管 板上。封头内用隔板分成两室。这样，管子可以自山伸缩，与壳体无关。这种换 热器结构适用于高温和高压场合，其主要不足之处是管内清洗

13、不易，制造困难。一 各种板式换热器1.螺旋板式换热器结构如图所示。其特点是有一端管板不与外壳相连，可以沿轴向自山伸缩。这种> * ? 合魅片3 WKct I ta s 冷it体茂播灯6 W 7结构不但完全消除了热应力， 而且山于固定端的管板用法 兰与壳体连接，整个管束可以 从壳体中抽出，便于清洗和检 修。浮头式换热式应用较为普 遍，但结构复杂，造价较高。螺旋板换热器的直径一般在1.6m以内，板宽2001200mm,板厚2伽。两板间的距离山预先焊在板上的定距撑控制，相邻板间的距离为5 23mm。常用材料为碳钢和不锈钢。螺旋板换热器的优点是： 传热系数高：螺旋流道中的流体山于离心惯性力的作用

14、，在较低雷诺数下 即可达到湍流（一般在Re二14001800时即为湍流），并且允许采用较高流速（液体2m/s,气体20m/s),所以传热系数较大。如水与水之间的换热，其传热系数 可达 20003000W/(m3oC),而列管式换热器一般为 1000-2000W/(m: °C )<> 不易结垢和堵塞：山于对每种流体流动都是单通道，流体的速度较高，乂 有离心惯性力的作用，湍流程度高，流体中悬浮的颗粒不易沉积，故螺旋板换热 器不易结垢和堵塞，宜处理悬浮液及粘度较大的流体。 能利用低温热源：山于流体流动的流道长和两流体可完全逆流，故可在较 小的温差下操作，充分回收低温热源。据有的

15、资料介绍，若流体出口端热、冷流 体温差可小至3°Co 结构紧凑：单位体积的传热面积约为列管式的3倍。螺旋板式换热器的主要缺点是： 操作压强和温度不宜太高：口前最高操作压强不超过20航，温度在400°C 以下。 不易检修：因常用的螺旋板换热器被焊成一体，一旦损坏，修理很困难。2. 平板式换热器 平板式换热器 (通常为板式换热 器)主要由一组冲 压出一定凹凸波纹 的长方形薄金属板 平行排列，以密封 及夹紧装置组装于 支架上构成。两相 邻板片的边缘衬有 垫片，压紧后可以达到对外密封的口的。操作时要求板间通道冷、热流体相间流 动，即一个通道走热流体，其两侧紧邻的流道走冷流体。为此，

16、每块板的四个角 上个各开一个圆孔。通过圆孔外设置或不设直圆环形垫片可使每个板间通道只同 两个孔相连。板式换热器的组装流程如图(Q所示。山图可见，引入的流体可 并联流入一组板间通道，而组与组间乂为串联机构。换热板的结构如图(b)所 示。板上的凹凸波纹可增大流体的湍流程度，亦可增加板的刚性。波纹的形式有多种，图（b）所示的是人字形波纹板。板式换热器的优点是： 传热系数高：因板面上有波纹，在低雷诺数（Re二200左右）下即可达到湍 流，而且板片厚度乂小，故传热系数大。热水与冷水间换热的传热系数可达 13004700W/（m°C）。 结构紧凑：一般板间距为46mm,单位体积设备可提供的传热面

17、积为250 1 OOOnMn"哄阿“®%?）。 具有可拆结构：可根据需要，用调节板片数口的方法增减传热面积。故检 修、清洗都比较方便。板式换热器的主要缺点是： 操作压强和温度不太高：压强过高容易泄漏，操作压强不宜超过20毗。操 作温度受垫片材料耐热性能限制，一般不超过250°C。 处理量小：因板间距离仅儿毫米，流速乂不大，故处理量较小。3. 板翅式换热器板翅式换热器是一种更为高效、紧凑、轻巧的换热器，应用其广。板翅式换 热器的结构形式很多，但其基本结板翅式换热器的板柬构元件相同，即在两块平行的薄金 属板之间，夹入波纹状或其它形状 的金属翅片，并将两侧面封死，即 构

18、成一个换热基本单元。将各基本 元件进行不同的叠积和适当的排 列，并用钎焊固定，即可制成并流、 逆流或错流的板束（或称芯部）。其 结构如图所示。将带有流体进、出口接管的集流箱焊在板束上，就成为板翅式换 热器。我国U前常用的翅片型式有光直型、锯齿形和多孔形翅片三利如图所示。板翅式换热器的优点是:传热系数高、传热效果好：因翅片在不同程度上促进了湍流并破坏了传热边界层的发展，故传热系数高。空气强制对流给热系数为35 350W/(m2oC),油类强制对流时给热系数为1151750W/(m2°C)o冷、热流体间 换热不仅以平隔板为传热面，而且大部分通过翅片传热(二次传热面)，因此提 高了传热效果。 结构紧凑：单位体积设备提供的传热面积一般能达到2500-4300m7m3- 轻巧牢固：通常用铝合金制造，板重量轻。在相同的传热面积下，其重量 约为列管式换热器的1/10。波形翅片不单是传热面，亦是两板间的支撑，故其 强度很高。 适应性强、操作范圉广：因铝合金的导热系数高，且在0°C以下操作时， 其延伸性和抗拉强度都较高，适用于低温及超低温的场合，故操作范围广。此外, 既可用于两种流体的热交换，还可用于多种不同介质在同一设备内的换热，故适 应性强。板翅式换热器的缺点是： 设备流道很小，易堵塞，且清洗和检修困