換熱器的分類與列管式換熱器

1、換熱設(shè)備換熱設(shè)備項(xiàng)目一項(xiàng)目一 換熱設(shè)備的分類換熱設(shè)備的分類任務(wù)一任務(wù)一 換熱器的分類換熱器的分類前述前述一、定義：換熱器是進(jìn)行熱量傳遞的設(shè)備。一、定義：換熱器是進(jìn)行熱量傳遞的設(shè)備。 1、如：開水鍋爐、水杯、冰箱、空調(diào)等。、如：開水鍋爐、水杯、冰箱、空調(diào)等。2、是許多工業(yè)部門廣泛應(yīng)用的通用工藝設(shè)備。是許多工業(yè)部門廣泛應(yīng)用的通用工藝設(shè)備。通常，在化工廠的建設(shè)中，換熱器約占總投資通常，在化工廠的建設(shè)中，換熱器約占總投資的的10 20 。3、按工藝用途不同可分為：加熱器、冷卻器、按工藝用途不同可分為：加熱器、冷卻器、蒸發(fā)器、冷凝器、再沸器、廢熱鍋爐等。蒸發(fā)器、冷凝器、再沸器、廢熱鍋爐等。3、按工藝用途

2、不同換熱器可分為：、按工藝用途不同換熱器可分為： 冷卻器冷卻器冷凝器冷凝器蒸發(fā)器（發(fā)生相變）蒸發(fā)器（發(fā)生相變）加熱器（一般不發(fā)生相變）加熱器（一般不發(fā)生相變）再沸器再沸器廢熱鍋爐廢熱鍋爐4、按傳熱方式不同換熱器可分為：、按傳熱方式不同換熱器可分為：按傳熱方式或工作原理分類按傳熱方式或工作原理分類（1）混合式換熱器（直接接）混合式換熱器（直接接觸式換熱器）觸式換熱器）傳熱效果好，但不能傳熱效果好，但不能用于發(fā)生反應(yīng)或有影用于發(fā)生反應(yīng)或有影響的流體之間響的流體之間直接接觸式換熱器直接接觸式換熱器熱流體熱流體冷流體冷流體熱流體熱流體冷流體冷流體（2）蓄熱式換熱器）蓄熱式換熱器溫度較高的場合，溫度較高

3、的場合，但有交叉污染，但有交叉污染，溫度波動(dòng)大溫度波動(dòng)大蓄蓄熱熱式式換換熱熱器器冷流體冷流體冷流體冷流體熱流體熱流體熱流體熱流體 換熱分兩個(gè)階段進(jìn)行。第一階段，熱氣換熱分兩個(gè)階段進(jìn)行。第一階段，熱氣體通過火格子，將熱量傳給火格子而貯蓄起體通過火格子，將熱量傳給火格子而貯蓄起來。第二階段，冷氣體通過火格子，接受火來。第二階段，冷氣體通過火格子，接受火格子所儲(chǔ)蓄的熱量而被加熱。這兩個(gè)階段交格子所儲(chǔ)蓄的熱量而被加熱。這兩個(gè)階段交替進(jìn)行。替進(jìn)行。 （3）間壁式）間壁式重點(diǎn)重點(diǎn)又稱表面式換熱器又稱表面式換熱器利用間壁（固體壁面）進(jìn)行熱交換。利用間壁（固體壁面）進(jìn)行熱交換。冷熱兩種流體隔開，互不接觸，熱量

4、冷熱兩種流體隔開，互不接觸，熱量由熱流體通過間壁傳遞給冷流體。由熱流體通過間壁傳遞給冷流體。應(yīng)用最為廣泛，形式多種多樣，應(yīng)用最為廣泛，形式多種多樣，如管殼式換熱器、板式換熱器等如管殼式換熱器、板式換熱器等列管式換熱器列管式換熱器 下面我們來看一看列管式換熱器的基本結(jié)構(gòu)下面我們來看一看列管式換熱器的基本結(jié)構(gòu)列管式換熱器的組成：固定管板式換熱器固定管板式換熱器浮頭式換熱器浮頭式換熱器U形管式換熱器形管式換熱器填料函式換熱器填料函式換熱器一、列管式換熱器的類型一、列管式換熱器的類型根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的不同可分為：（一）固定管板式換熱器（一）固定管板式換熱器固定管板式換熱器固定管板式換熱器 固定管板式換熱器

5、的管子、管板和殼體剛性地連在一起。注：管程管程：管內(nèi)流體所經(jīng)過的路程或空間稱為管程。 殼程殼程：從管外（殼體內(nèi)）流過的流體所經(jīng)過的路程或空間稱為殼程。溫差應(yīng)力溫差應(yīng)力一、管壁與殼壁溫度差引起的溫差應(yīng)力一、管壁與殼壁溫度差引起的溫差應(yīng)力 1、溫差應(yīng)力產(chǎn)生的原因、溫差應(yīng)力產(chǎn)生的原因 殼體與管子的膨脹與壓縮殼體與管子的膨脹與壓縮 當(dāng)操作時(shí)當(dāng)操作時(shí)(圖圖b),殼體殼體和管子的溫度都升高和管子的溫度都升高,若管若管壁溫度高于殼壁溫度壁溫度高于殼壁溫度,則管則管子自由伸長量和殼體自由伸子自由伸長量和殼體自由伸長量不同，由于管子與殼體長量不同，由于管子與殼體是剛性連接，所以管子和殼是剛性連接，所以管子和殼體

6、的實(shí)際伸長量必須相等，體的實(shí)際伸長量必須相等，見圖見圖c，因此就出現(xiàn)殼體被，因此就出現(xiàn)殼體被拉伸，產(chǎn)生拉應(yīng)力；管子被拉伸，產(chǎn)生拉應(yīng)力；管子被壓縮，產(chǎn)生壓應(yīng)力。此拉、壓縮，產(chǎn)生壓應(yīng)力。此拉、壓應(yīng)力就是溫差應(yīng)力。壓應(yīng)力就是溫差應(yīng)力。3、溫差應(yīng)力的補(bǔ)償、溫差應(yīng)力的補(bǔ)償 減少殼體與管束間的溫度差減少殼體與管束間的溫度差 裝設(shè)撓性構(gòu)件裝設(shè)撓性構(gòu)件 將傳熱膜系數(shù)大的流體通入管間空間將傳熱膜系數(shù)大的流體通入管間空間用得最多的是在固定管板式換熱器的殼體上裝設(shè)用得最多的是在固定管板式換熱器的殼體上裝設(shè)波形膨脹節(jié)波形膨脹節(jié) 裝有膨脹節(jié)的固定管板式換熱器只能在管壁與殼壁溫差低于6070及課程流體壓力不高的情況下使用

7、。使殼體和管束自由熱膨脹使殼體和管束自由熱膨脹 換熱器的管束有一端能自由伸縮，這樣殼體和管換熱器的管束有一端能自由伸縮，這樣殼體和管束的熱脹冷縮便互不牽制，可自由地進(jìn)行。所以束的熱脹冷縮便互不牽制，可自由地進(jìn)行。所以這種結(jié)構(gòu)完全消除了熱應(yīng)力。這種結(jié)構(gòu)完全消除了熱應(yīng)力。優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、能承受較高的壓力，造價(jià)低，結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、能承受較高的壓力，造價(jià)低，管程清洗方便，管子損壞時(shí)易于堵管或更換。管程清洗方便，管子損壞時(shí)易于堵管或更換。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：不易清洗殼程，殼體和管束中可能產(chǎn)生較大的不易清洗殼程，殼體和管束中可能產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力。熱應(yīng)力。為減少熱應(yīng)力，通常在固定管板式換熱器中設(shè)置柔性元

8、為減少熱應(yīng)力，通常在固定管板式換熱器中設(shè)置柔性元件（如膨脹節(jié)、撓性管板等），來吸收熱膨脹差。件（如膨脹節(jié)、撓性管板等），來吸收熱膨脹差。帶膨脹節(jié)的固定管板式換熱器帶膨脹節(jié)的固定管板式換熱器圖7-2 固定管板式換熱器圖7-3 帶補(bǔ)償器的固定管板式換熱器適用場合：適用場合：適用于殼程介質(zhì)清潔，不易結(jié)垢，管程需清適用于殼程介質(zhì)清潔，不易結(jié)垢，管程需清洗以及溫差不大或溫差雖大但是殼程壓力不大的場合。洗以及溫差不大或溫差雖大但是殼程壓力不大的場合。（二）浮頭式換熱器（二）浮頭式換熱器優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 管內(nèi)和管間清洗方便，不會(huì)產(chǎn)生熱應(yīng)力。管內(nèi)和管間清洗方便，不會(huì)產(chǎn)生熱應(yīng)力。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)： 結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)備笨重，造

9、價(jià)高，浮頭端小蓋在結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)備笨重，造價(jià)高，浮頭端小蓋在 操作中無法檢查，密封要求嚴(yán)格，泄漏量不大操作中無法檢查，密封要求嚴(yán)格，泄漏量不大 時(shí)不易察覺。時(shí)不易察覺。適用場合：適用場合：殼體和管束之間壁溫相差較大，或介質(zhì)易殼體和管束之間壁溫相差較大，或介質(zhì)易 結(jié)垢的場合。結(jié)垢的場合。浮頭式換熱器浮頭式換熱器圖7-4 浮頭式換熱器（二）浮頭式換熱器（二）浮頭式換熱器浮頭式換熱器浮頭式換熱器圖7-4 浮頭式換熱器 浮頭式換熱器的一端管板與殼體固定連接，另浮頭式換熱器的一端管板與殼體固定連接，另一端則不與殼體連接，用一較小的端蓋或管箱單獨(dú)一端則不與殼體連接，用一較小的端蓋或管箱單獨(dú)密封，稱為浮頭。密

10、封，稱為浮頭。（三）填料函式換熱器（三）填料函式換熱器填料函式密封填料函式密封填料函式換熱器填料函式換熱器 填料函式換熱器是將浮頭式換熱器的浮填料函式換熱器是將浮頭式換熱器的浮頭移到殼體外邊，浮頭與殼體之間采用填料頭移到殼體外邊，浮頭與殼體之間采用填料函進(jìn)行密封。函進(jìn)行密封。（三）填料函式換熱器（三）填料函式換熱器優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，加工制造方便，造價(jià)低，管內(nèi)和管間清洗方便。結(jié)構(gòu)簡單，加工制造方便，造價(jià)低，管內(nèi)和管間清洗方便。 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：填料處易泄漏。填料處易泄漏。 適用場合：適用場合： 4MPa 4MPa 以下，且不適用于易揮發(fā)、易燃、易爆、有毒及以下，且不適用于易揮發(fā)、易燃、易爆、有毒

11、及 貴重介質(zhì)，使用溫度受填料的物性限制。貴重介質(zhì)，使用溫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換熱器填料函式換熱器（四）（四）U形管式換熱器形管式換熱器U型管式換熱器型管式換熱器優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格便宜，承受能力強(qiáng)，不會(huì)產(chǎn)生熱應(yīng)力。結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格便宜，承受能力強(qiáng)，不會(huì)產(chǎn)生熱應(yīng)力。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：布管少，管板利用率低，管內(nèi)清潔困難，管子壞時(shí)不易更布管少，管板利用率低，管內(nèi)清潔困難，管子壞時(shí)不易更換。換。適用場合：適用場合：特別適用于管內(nèi)走清潔而不易結(jié)垢的高溫、高壓場合。特別適用于管內(nèi)走清潔而不易結(jié)垢的高溫、高壓場合。圖7-6 U形管式換熱器U形管式換熱器形管式換熱器U形管式換熱器形管式換熱器課堂提問課堂提問說出換熱器類型說出換熱器類型固