原標(biāo)題：動(dòng)圖演示，各種換熱器工作原理及性能特點(diǎn)總結(jié)！

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　　來源： OAOSM燃?xì)饽K爐容積爐專家

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　　U形管式換熱器

　　每根管子都彎成U形，固定在同一側(cè)管板上，每根管可以自由伸縮，也是為了消除熱應(yīng)力。

　　性能特點(diǎn)：

　　◆ 此類換熱器的特點(diǎn)是管束可以自由伸縮，不會(huì)因管殼之間的溫差而產(chǎn)生熱應(yīng)力，熱補(bǔ)償性能好；管程為雙管程，流程較長，流速較高，傳熱性能較好；承壓能力強(qiáng)；管束可從殼體內(nèi)抽出，便于檢修和清洗，且結(jié)構(gòu)簡單，造價(jià)便宜。

　　◆ 其缺點(diǎn)是管內(nèi)清洗不便，管束中間部分的管子難以更換，又因*內(nèi)層管子彎曲半徑不能太小，在管板中心部分布管不緊湊， 所以管子數(shù)不能太多，且管束中心部分存在間隙，使殼程流體易于短路而影響殼程換熱。

　　◆ 此外，為了彌補(bǔ)彎管后管壁 的減薄，直管部分需用壁較厚的管子。這就影響了它的使用場合，僅宜用于管殼壁溫相差較大，或殼程介質(zhì)易結(jié)垢而管程介質(zhì)清潔及不易結(jié)垢，高溫、高壓、腐蝕性強(qiáng)的情形。

　　沉浸式蛇管換熱器

　　沉浸式蛇管換熱器以蛇形管作為傳熱元件的換熱器，是間壁式換熱器種類之一。根據(jù)管外流體冷卻方式的不同，蛇管式換熱器又分為沉浸式和噴淋式。

　　優(yōu)點(diǎn)：

　　這是一種古老的換熱設(shè)備。它結(jié)構(gòu)簡單，制造、安裝、清洗和維修方便，便于防腐，能承受高壓，價(jià)格低廉，又特別適用于高壓流體的冷卻、冷凝，所以現(xiàn)代仍得到廣泛應(yīng)用。

　　缺點(diǎn)：

　　由于容器體積比管子的體積大得多、笨重、單位傳熱面積金屬耗量多，因此管外流體的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)較小。為提高傳熱系數(shù)，容器內(nèi)可安裝攪拌器。

　　列管式換熱器

　　冷流體走管內(nèi)，熱流體經(jīng)折流板走管外，冷、熱流體通過間壁換熱。

　　性能特點(diǎn)：

　　列管式換熱器的結(jié)構(gòu)比較簡單、緊湊、造價(jià)便宜，但管外不能機(jī)械清洗。此種換熱器管束連接在管板上，管板分別焊在外殼兩端，并在其上連接有頂蓋，頂蓋和殼體裝有流體進(jìn)出口接管。通常在管外裝置一系列垂直于管束的擋板。同時(shí)管子和管板與外殼的連接都是剛性的，而管內(nèi)管外是2種不同溫度的流體。因此，當(dāng)管壁與殼壁溫差較大時(shí)，由于兩者的熱膨脹不同，產(chǎn)生了很大的溫差應(yīng)力，以至管子扭彎或使管子從管板上松脫，甚至毀壞換熱器。

　　為了克服溫差應(yīng)力必須有溫差補(bǔ)償裝置，一般在管壁與殼壁溫度相差50℃以上時(shí)，為安全起見，換熱器應(yīng)有溫差補(bǔ)償裝置。但補(bǔ)償裝置（膨脹節(jié)）只能用在殼壁與管壁溫差低于60～70℃和殼程流體壓強(qiáng)不高的情況。一般殼程壓強(qiáng)超過0.6MPa時(shí)由于補(bǔ)償圈過厚，難以伸縮，失去溫差補(bǔ)償?shù)淖饔茫蛻?yīng)考慮其他結(jié)構(gòu)。

　　螺旋板式換熱器

　　由兩塊相互平行的鋼板，卷制成相互隔開的螺旋形流道。螺旋板的兩端焊有蓋板。冷熱流體分別在兩流道內(nèi)流動(dòng)。

　　性能特點(diǎn)：

　　1、傳熱效率高（性能好）

　　一般認(rèn)為螺旋板式換熱器的傳熱效率為列管式換熱器的1~3倍。等截面單通道不存在流動(dòng)死區(qū)，定距柱及螺旋通道對流 動(dòng)的擾動(dòng)降低了流體的臨界雷諾數(shù)，水水換熱時(shí)螺旋板式換熱器的傳熱系數(shù)*大可達(dá)3000W/（㎡·K）。

　　2、有效回收低溫?zé)崮?/p>

　　螺旋板式換熱器由兩張卷制而成，進(jìn)行余熱回收，充分利用低溫?zé)崮堋?/p>

　　3、運(yùn)行可靠性強(qiáng)

　　不可拆式螺旋板式換熱器螺旋通道的端面采用焊接密封，因而具有較高的密封性，保證2種工作介質(zhì)不混合。

　　4、阻力小

　　在殼體上的接管采用切向結(jié)構(gòu)。比較低的壓力損失，處理大容量蒸汽或氣體；有自清刷能力，因其介質(zhì)呈螺旋型流動(dòng) ，污垢不易沉積；清洗容易，可用蒸汽或堿液沖洗，簡單易行，適合安裝清洗裝置；介質(zhì)走單通道，允許流速比其他換熱器高。

　　5、可多臺(tái)組合使用

　　單臺(tái)設(shè)備不能滿足使用要求時(shí)，可以多臺(tái)組合使用，但組合時(shí)必須符合下列規(guī)定：并聯(lián)組合、串聯(lián)組合、設(shè)備和通道 間距相同?；旌辖M合：一個(gè)通道并聯(lián)，一個(gè)通道串聯(lián)。

　　噴淋式換熱器

　　熱流體在裸露的管中流過，冷卻水噴淋流過蛇管。

　　性能特點(diǎn)：

　　這種換熱器是將換熱管成排地固定在鋼架上，熱流體在管內(nèi)流動(dòng)，冷卻水從上方噴淋裝置均勻淋下，故也稱噴淋式冷卻器。噴淋式換熱器的管外是一層湍動(dòng)程度較高的液膜，管外給熱系數(shù)較沉浸式增大很多。另外，這種換熱器大多放置在空氣流通之處，冷卻水的蒸發(fā)亦帶走一部分熱量，可起到降低冷卻水溫度，增大傳熱推動(dòng)力的作用。因此，和沉浸式相比，噴淋式換熱器的傳熱效果大有改善。

　　熱管換熱器

　　一根密封的金屬管子，管內(nèi)壁覆蓋一層有毛細(xì)結(jié)構(gòu)材料作成的芯網(wǎng)，其中間是空的。管內(nèi)裝有一定量的熱載體（如液氨、氟利昂等），被氣化，流向冷端，蒸汽在冷端被冷凝，放出汽化潛熱，而加熱了冷流體。冷凝液又流回?zé)岫?，如此反?fù)。

　　性能特點(diǎn)：

　　1、熱管換熱器可以通過換熱器的中隔板使冷熱流體完全分開，在運(yùn)行過程中單根熱管因?yàn)槟p、腐蝕、超溫等原因發(fā)生破壞時(shí)基本不影響換熱器運(yùn)行。熱管換熱器用于易然、易爆、腐蝕性強(qiáng)的流體換熱場合具有很高的可靠性。

　　2、熱管換熱器的冷、熱流體完全分開流動(dòng)，可以比較容易的實(shí)現(xiàn)冷、熱流體的逆流換熱。冷熱流體均在管外流動(dòng)，由于管外流動(dòng)的換熱系數(shù)遠(yuǎn)高于管內(nèi)流動(dòng)的換熱系數(shù)，用于品位較低的熱能回收場合非常經(jīng)濟(jì)。

　　3、對于含塵量較高的流體，熱管換熱器可以通過結(jié)構(gòu)的變化、擴(kuò)展受熱面等形式解決換熱器的磨損和堵灰問題。

　　4、熱管換熱器用于帶有腐蝕性的煙氣余熱回收時(shí)，可以通過調(diào)整蒸發(fā)段、冷凝段的傳熱面積來調(diào)整熱管管壁溫度，使熱管盡可能避開*大的腐蝕區(qū)域。

　　套管式換熱器

　　冷、熱流體分別在內(nèi)管和套管中流動(dòng)并換熱。

　　優(yōu)點(diǎn)：

　　這種換熱器具有若干突出的優(yōu)點(diǎn)，所以至今仍被廣泛用于石油化工等工業(yè)部門。

　　①結(jié)構(gòu)簡單，傳熱面積增減自如。因?yàn)樗蓸?biāo)準(zhǔn)構(gòu)件組合而成，安裝時(shí)無需另外加工。

　?、趥鳠嵝芨?。它是一種純逆流型換熱器，同時(shí)還可以選取合適的截面尺寸，以提高流體速度，增大兩側(cè)流體的傳熱 系數(shù)，因此它的傳熱效果好。液-液換熱時(shí)，傳熱系數(shù)為 870～1750W/（m2·℃）。這一點(diǎn)特別適合于高壓、小流量、 低傳熱系數(shù)流體的換熱。套管式換熱器的缺點(diǎn)是占地面積大；單位傳熱面積金屬耗量多，約為管殼式換熱器的5倍；管 接頭多，易泄漏；流阻大。

　?、劢Y(jié)構(gòu)簡單，工作適應(yīng)范圍大，傳熱面積增減方便，兩側(cè)流體均可提高流速，使傳熱面的兩側(cè)都可以有較高的傳熱系數(shù)，是單位傳熱面的金屬消耗量大，為增大傳熱面積、提高傳熱效果，可在內(nèi)管外壁加設(shè)各種形式的翅片，并在內(nèi)管中加設(shè)刮膜擾動(dòng)裝置，以適應(yīng)高粘度流體的換熱。

　?、芸梢愿鶕?jù)安裝位置任意改變形態(tài)，利于安裝。

　　缺點(diǎn)：

　?、贆z修、清洗和拆卸都較麻煩，在可拆連接處容易造成泄漏。

　?、谏a(chǎn)中，有較多材料選擇受限，由于套管式換熱器大多是內(nèi)管中不允許有焊接，因?yàn)楹附訒?huì)造成受熱膨脹開裂，而 套管式換熱器大多數(shù)為了節(jié)省空間選擇，彎制，盤制成蛇管形態(tài)，故有較多特殊的耐腐蝕材料無法正常生產(chǎn)。

　　③套管換熱器國內(nèi)還沒有形成統(tǒng)一的焊接標(biāo)準(zhǔn)，各個(gè)企業(yè)都是根據(jù)其他換熱產(chǎn)品經(jīng)驗(yàn)選擇焊接方式，所以，套管式換熱器的焊接處，出現(xiàn)各類問題司空見慣，需要經(jīng)常注意檢查，保養(yǎng)。

　　具有補(bǔ)償圈的換熱器

　　當(dāng)流體為高溫?fù)Q熱時(shí)，由于殼體與管束因溫度相差太大，引起不同的熱膨脹率，補(bǔ)償圈就是為了消除這種熱應(yīng)力。

　　浮頭式換熱器

　　兩端的管板，有一段不與殼體相連，可以在管長方向自由浮動(dòng)，當(dāng)殼體與管束因溫度不同而引起不同的熱膨脹時(shí)，可 以消除熱應(yīng)力。

　　優(yōu)點(diǎn)：

　　1）管束可以抽出，以方便清洗管、殼程；

　　2）介質(zhì)間溫差不受限制；

　　3）可在高溫、高壓下工作；

　　4）可用于結(jié)垢比較嚴(yán)重的場合；

　　5）可用于管程易腐蝕場合。

　　缺點(diǎn)：

　　1）小浮頭易發(fā)生內(nèi)漏；

　　2）金屬材料耗量大，成本高20%；

　　3）結(jié)構(gòu)復(fù)雜。

　　夾套式換熱器

　　夾套式換熱器是間壁式換熱器的一種，在容器外壁安裝夾套制成。

　　性能特點(diǎn)：

　　結(jié)構(gòu)簡單，但其加熱面受容器壁面限制，傳熱系數(shù)也不高。為提高傳熱系數(shù)且使釜內(nèi)液體受熱均勻，可在釜內(nèi)安裝攪 拌器.當(dāng)夾套中通入冷卻水或無相變的加熱劑時(shí)，亦可在夾套中設(shè)置螺旋隔板或其他增加湍動(dòng)的措施，以提高夾套一側(cè) 的給熱系數(shù)。為補(bǔ)充傳熱面的不足，也可在釜內(nèi)部安裝蛇管。夾套式換熱器廣泛用于反應(yīng)過程的加熱和冷卻。

　　板翅式換熱器

　　由隔板、肋片和側(cè)條組成單元體，多個(gè)單元體經(jīng)逆流或錯(cuò)流組裝為組裝件，再將帶有集流出口的集流箱焊接到組裝件上。由于材料輕薄，換熱面積與換熱器體積之比可達(dá)4000㎡/m3。

　　性能特點(diǎn)：

　　1）傳熱效率高，由于肋片對流體的擾動(dòng)使邊界層不斷破裂，因而具有較大的換熱系數(shù)；同時(shí)由于隔板、肋片很薄，具有高導(dǎo)熱性，所以使得板肋式換熱器可以達(dá)到很高的效率。

　　2）緊湊，由于板肋式換熱器具有擴(kuò)展的二次表面，使得它的比表面積可達(dá)到1000㎡/m3。

　　3）輕巧，原因?yàn)榫o湊且多為鋁合金制造，現(xiàn)在鋼制，銅制，復(fù)合材料等的也已經(jīng)批量生產(chǎn) 。

　　4）適應(yīng)性強(qiáng)，板肋式換熱器可適用于：氣－氣、氣－液、液－液、各種流體之間的換熱以及發(fā)生集態(tài)變化的相變換 熱。通過流道的布置和組合能夠適應(yīng)：逆流、錯(cuò)流、多股流、多程流等不同的換熱工況。通過單元間串聯(lián)、并聯(lián)、串并聯(lián)的組合可以滿足大型設(shè)備的換熱需要。工業(yè)上可以定型、批量生產(chǎn)以降低成本，通過積木式組合擴(kuò)大互換性。

　　5）制造工藝要求嚴(yán)格，工藝過程復(fù)雜。

　　6）容易堵塞，不耐腐蝕，清洗檢修很困難，故只能用于換熱介質(zhì)干凈、無腐蝕、不易結(jié)垢、不易沉積、不易堵塞的 場合。

　　渦流熱膜換熱器

　　流熱膜換熱器體積只有傳統(tǒng)管殼式換熱器的1/5，采用全不銹鋼焊接結(jié)構(gòu)。既具有釬焊板式換熱器體積小、耐高溫的優(yōu) 勢，又克服了框架板式換熱器膠條老化、維護(hù)費(fèi)用高的缺陷，它采用經(jīng)納米技術(shù)處理的不銹鋼渦流管作為換熱元件， 極大提高了換熱器的整體性能。

　　性能特點(diǎn)：

　　1）高效節(jié)能，該換熱器傳熱系數(shù)為6000~8000W/（㎡·℃）；

　　2）全不銹鋼制作，使用壽命長，可達(dá)20a以上,十年內(nèi)出現(xiàn)換熱器質(zhì)量問題免費(fèi)更換；

　　3）改層流為湍流，提高了換熱效率，降低了熱阻；

　　4）換熱速度快，耐高溫（400℃），耐高壓（2.5MPa）;

　　5）結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小，重量輕，安裝方便，節(jié)約土建投資；

　　6）設(shè)計(jì)靈活，規(guī)格齊全，實(shí)用針對性強(qiáng)，節(jié)約資金；

　　7）應(yīng)用條件廣泛，適用較大的壓力、溫度范圍和多種介質(zhì)熱交換；

　　8）維護(hù)費(fèi)用低，易操作，清垢周期長，清洗方便；

　　9）采用納米熱膜技術(shù)，顯著增大傳熱系數(shù)；

　　10）應(yīng)用領(lǐng)域廣闊，可廣泛用于熱電、廠礦、石油化工、城市集中供熱、食品醫(yī)藥、能源電子、機(jī)械輕工等領(lǐng)域。

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