换热器的分类与列管式换热器

1、换热设备换热设备项目一项目一 换热设备的分类换热设备的分类任务一任务一 换热器的分类换热器的分类前述前述一、定义：换热器是进行热量传递的设备。一、定义：换热器是进行热量传递的设备。 1、如：开水锅炉、水杯、冰箱、空调等。、如：开水锅炉、水杯、冰箱、空调等。2、是许多工业部门广泛应用的通用工艺设备。是许多工业部门广泛应用的通用工艺设备。通常，在化工厂的建设中，换热器约占总投资通常，在化工厂的建设中，换热器约占总投资的的10 20 。3、按工艺用途不同可分为：加热器、冷却器、按工艺用途不同可分为：加热器、冷却器、蒸发器、冷凝器、再沸器、废热锅炉等。蒸发器、冷凝器、再沸器、废热锅炉等。3、按工艺用途

2、不同换热器可分为：、按工艺用途不同换热器可分为： 冷却器冷却器冷凝器冷凝器蒸发器（发生相变）蒸发器（发生相变）加热器（一般不发生相变）加热器（一般不发生相变）再沸器再沸器废热锅炉废热锅炉4、按传热方式不同换热器可分为：、按传热方式不同换热器可分为：按传热方式或工作原理分类按传热方式或工作原理分类（1）混合式换热器（直接接）混合式换热器（直接接触式换热器）触式换热器）传热效果好，但不能传热效果好，但不能用于发生反应或有影用于发生反应或有影响的流体之间响的流体之间直接接触式换热器直接接触式换热器热流体热流体冷流体冷流体热流体热流体冷流体冷流体（2）蓄热式换热器）蓄热式换热器温度较高的场合，温度较高

3、的场合，但有交叉污染，但有交叉污染，温度波动大温度波动大蓄蓄热热式式换换热热器器冷流体冷流体冷流体冷流体热流体热流体热流体热流体 换热分两个阶段进行。第一阶段，热气换热分两个阶段进行。第一阶段，热气体通过火格子，将热量传给火格子而贮蓄起体通过火格子，将热量传给火格子而贮蓄起来。第二阶段，冷气体通过火格子，接受火来。第二阶段，冷气体通过火格子，接受火格子所储蓄的热量而被加热。这两个阶段交格子所储蓄的热量而被加热。这两个阶段交替进行。替进行。 （3）间壁式）间壁式重点重点又称表面式换热器又称表面式换热器利用间壁（固体壁面）进行热交换。利用间壁（固体壁面）进行热交换。冷热两种流体隔开，互不接触，热量

4、冷热两种流体隔开，互不接触，热量由热流体通过间壁传递给冷流体。由热流体通过间壁传递给冷流体。应用最为广泛，形式多种多样，应用最为广泛，形式多种多样，如管壳式换热器、板式换热器等如管壳式换热器、板式换热器等列管式换热器列管式换热器 下面我们来看一看列管式换热器的基本结构下面我们来看一看列管式换热器的基本结构列管式换热器的组成：固定管板式换热器固定管板式换热器浮头式换热器浮头式换热器U形管式换热器形管式换热器填料函式换热器填料函式换热器一、列管式换热器的类型一、列管式换热器的类型根据结构特点的不同可分为：（一）固定管板式换热器（一）固定管板式换热器固定管板式换热器固定管板式换热器 固定管板式换热器

5、的管子、管板和壳体刚性地连在一起。注：管程管程：管内流体所经过的路程或空间称为管程。 壳程壳程：从管外（壳体内）流过的流体所经过的路程或空间称为壳程。温差应力温差应力一、管壁与壳壁温度差引起的温差应力一、管壁与壳壁温度差引起的温差应力 1、温差应力产生的原因、温差应力产生的原因 壳体与管子的膨胀与压缩壳体与管子的膨胀与压缩 当操作时当操作时(图图b),壳体壳体和管子的温度都升高和管子的温度都升高,若管若管壁温度高于壳壁温度壁温度高于壳壁温度,则管则管子自由伸长量和壳体自由伸子自由伸长量和壳体自由伸长量不同，由于管子与壳体长量不同，由于管子与壳体是刚性连接，所以管子和壳是刚性连接，所以管子和壳体

6、的实际伸长量必须相等，体的实际伸长量必须相等，见图见图c，因此就出现壳体被，因此就出现壳体被拉伸，产生拉应力；管子被拉伸，产生拉应力；管子被压缩，产生压应力。此拉、压缩，产生压应力。此拉、压应力就是温差应力。压应力就是温差应力。3、温差应力的补偿、温差应力的补偿 减少壳体与管束间的温度差减少壳体与管束间的温度差 装设挠性构件装设挠性构件 将传热膜系数大的流体通入管间空间将传热膜系数大的流体通入管间空间用得最多的是在固定管板式换热器的壳体上装设用得最多的是在固定管板式换热器的壳体上装设波形膨胀节波形膨胀节 装有膨胀节的固定管板式换热器只能在管壁与壳壁温差低于6070及课程流体压力不高的情况下使用

7、。使壳体和管束自由热膨胀使壳体和管束自由热膨胀 换热器的管束有一端能自由伸缩，这样壳体和管换热器的管束有一端能自由伸缩，这样壳体和管束的热胀冷缩便互不牵制，可自由地进行。所以束的热胀冷缩便互不牵制，可自由地进行。所以这种结构完全消除了热应力。这种结构完全消除了热应力。优点：优点：结构简单、紧凑、能承受较高的压力，造价低，结构简单、紧凑、能承受较高的压力，造价低，管程清洗方便，管子损坏时易于堵管或更换。管程清洗方便，管子损坏时易于堵管或更换。缺点：缺点：不易清洗壳程，壳体和管束中可能产生较大的不易清洗壳程，壳体和管束中可能产生较大的热应力。热应力。为减少热应力，通常在固定管板式换热器中设置柔性元

8、为减少热应力，通常在固定管板式换热器中设置柔性元件（如膨胀节、挠性管板等），来吸收热膨胀差。件（如膨胀节、挠性管板等），来吸收热膨胀差。带膨胀节的固定管板式换热器带膨胀节的固定管板式换热器图7-2 固定管板式换热器图7-3 带补偿器的固定管板式换热器适用场合：适用场合：适用于壳程介质清洁，不易结垢，管程需清适用于壳程介质清洁，不易结垢，管程需清洗以及温差不大或温差虽大但是壳程压力不大的场合。洗以及温差不大或温差虽大但是壳程压力不大的场合。（二）浮头式换热器（二）浮头式换热器优点：优点： 管内和管间清洗方便，不会产生热应力。管内和管间清洗方便，不会产生热应力。缺点：缺点： 结构复杂，设备笨重，造

9、价高，浮头端小盖在结构复杂，设备笨重，造价高，浮头端小盖在 操作中无法检查，密封要求严格，泄漏量不大操作中无法检查，密封要求严格，泄漏量不大 时不易察觉。时不易察觉。适用场合：适用场合：壳体和管束之间壁温相差较大，或介质易壳体和管束之间壁温相差较大，或介质易 结垢的场合。结垢的场合。浮头式换热器浮头式换热器图7-4 浮头式换热器（二）浮头式换热器（二）浮头式换热器浮头式换热器浮头式换热器图7-4 浮头式换热器 浮头式换热器的一端管板与壳体固定连接，另浮头式换热器的一端管板与壳体固定连接，另一端则不与壳体连接，用一较小的端盖或管箱单独一端则不与壳体连接，用一较小的端盖或管箱单独密封，称为浮头。密

10、封，称为浮头。（三）填料函式换热器（三）填料函式换热器填料函式密封填料函式密封填料函式换热器填料函式换热器 填料函式换热器是将浮头式换热器的浮填料函式换热器是将浮头式换热器的浮头移到壳体外边，浮头与壳体之间采用填料头移到壳体外边，浮头与壳体之间采用填料函进行密封。函进行密封。（三）填料函式换热器（三）填料函式换热器优点：优点：结构简单，加工制造方便，造价低，管内和管间清洗方便。结构简单，加工制造方便，造价低，管内和管间清洗方便。 缺点：缺点：填料处易泄漏。填料处易泄漏。 适用场合：适用场合： 4MPa 4MPa 以下，且不适用于易挥发、易燃、易爆、有毒及以下，且不适用于易挥发、易燃、易爆、有毒

11、及 贵重介质，使用温度受填料的物性限制。贵重介质，使用温度受填料的物性限制。填料函式密封填料函式密封填料函式换热器填料函式换热器（四）（四）U形管式换热器形管式换热器U型管式换热器型管式换热器优点：优点：结构简单，价格便宜，承受能力强，不会产生热应力。结构简单，价格便宜，承受能力强，不会产生热应力。缺点：缺点：布管少，管板利用率低，管内清洁困难，管子坏时不易更布管少，管板利用率低，管内清洁困难，管子坏时不易更换。换。适用场合：适用场合：特别适用于管内走清洁而不易结垢的高温、高压场合。特别适用于管内走清洁而不易结垢的高温、高压场合。图7-6 U形管式换热器U形管式换热器形管式换热器U形管式换热器形管式换热器课堂提问课堂提问说出换热器类型说出换热器类型固