化工原理大连理工传热第七节讲稿

一、换热器的类型

第四章 传热第七节 换热器

二、列管式换热器的基本 型式 三、新型换热器 四、各种间壁式换热器的 比较和传热的强化途径

2013-7-28

一、换热器的类型换热面的型式 间壁式 根据传热原理和 实现热交换的方法 混合式

管式 板式

翅片式

蓄热式

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1、管式换热器1)沉浸式换热器 这种换热器是将金属管弯绕成各种与容器相适应的形状 (多盘成蛇形，常称蛇管),并沉浸在容器内的液体中。

蛇管内、外的两种流体进行热量交换。几种常见的蛇管形式如图所示。

优点 ：结构简单、价格低廉，能承受高压，可用耐腐蚀材料制造 缺点 ：容器内液体湍动程度低，管外对流传热系数小。2013-7-28

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2)喷淋式换热器喷淋式换热器也为蛇管式换热器，多用作冷却器。这种

换热器是将蛇管成行地固定在钢架上，热流体在管内流动，自最下管进入，由最上管流出。冷水由最上面的淋 水管流下，均匀地分布在蛇管上，并沿其两侧逐排流经 下面的管子表面，最后流入水槽而排出，冷水在各排管 表面上流过时，与管内流体进行热交换。这种换热器的 管外形成一层湍动程度较高的液膜，因而管外对流传热 系数较大。另外，喷淋式换热器常放置在室外空气2013-7-28

流通处，冷却水在空气中汽化时也带走一部分热量，提高了 冷却效果。因此，和沉浸式相比，喷淋式换热器的传热效果 要好得多。同时它还便于检修和清洗等优点。其缺点是喷淋

不易均匀。3)套管式换热器

套管式换热器是由大小不同的直管制成的同心套管，并由U型弯头连接而成。每一段套管称为一程，每程有效长度 约为4~6m,若管子过长，管中间会向下弯曲。 在套管式换热器中，一种流体走管内，另一种流体走环隙2013-7-28

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适当选择两管的管径，两流体均可得到较高的流速，且两 流体可以为逆流，对传热有利。另外，套管式换热器构造 较简单，能耐高压，传热面积可根据需要增减，应用方便

缺点：管间接头多，易泄露，占地较大，单位传热面消耗的金属量大。因此它较适用于流量不大，所需传热面积

不多而要求压强较高的场合。4)列管式换热器 优点 ：单位体积所具有的传热面积大，结构紧凑、紧固传 热效果好。能用多种材料制造，故适用性较强，操作弹性2013-7-28

较大，尤其在高温、高压和大型装置中多采用列管式换热 器。 在列管式换热器中，由于管内外流体温度不同，管束 和壳体的温度也不同，因此它们的热膨胀程度也有差别。

若两流体的温差较大，就可能由于热应力而引起设备变

形,管子弯曲，甚至破裂或从管板上松脱。因此，当两流体

的温差超过50℃时，就应采用热补偿的措施。根据热补偿方法的不同，列管式换热器分为以下几种主要形式： (1)固定管板式2013-7-28

固定管板式的两端管板和壳体制成一体。因此它具有结构 简单和成本低的优点。但是壳程清洗和检修困难，要求壳

程流体必须是洁净而不易结垢的物料。当两流体的温差较大时，应考虑热补偿。即在外壳的适当部位焊上一个补偿

圈，当外壳和管束热膨胀不同时，补偿圈发生弹性变形(拉伸或压缩),以适应外壳和管束不同的热膨胀程度。这

种补偿方法简单，但不宜应用两流体温差过大(应不大于70℃)和壳程流体压强过高的场合。

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(2)浮头式换热器 浮头式换热器的特点是有一端管板不与外壳连为一体， 可以沿轴向自由浮动。这种结构不但完全消除了热应力的影 响，且由于固定端的管板以法兰与壳体连接，整个管束可以 从壳体中抽出，因此便于清洗和检修。故浮头式换热器应用 较为普遍，但它的结构比较复杂，造价较高。

(3)U型管式换热器U型管式换热器每根管子都弯成U型，进出口分别安装

在同一管板的两侧，封头用隔板分成两室。这样，每根管子2013-7-28