物料换热操作-换热器结构认知（化工单元操作课件）

项目二物料换热操作任务二换热器结构认知2

换热器在我国石油化工、炼油、冶金、轻工、制药、食品等行业应用极为普遍，占全部工艺设备投资的20－40％。流体在换热设备中进行热量传递将低温流体加热或将高温流体冷却，将液体汽化成汽体或将汽体冷凝成液体，这些过程都与热量传递密切相关----传热设备实现。

传热设备-----换热器3一、换热器分类冷热流体直接接触，传热直接、效率高、热阻小冷热流体隔一固体壁面，传热效率不如直接接触式。工业应用最广。（一）

按照接触方式低温流体高温流体结构简单，可耐高温，常用于高温气体热量的回收或冷却4①直接接触式换热器两流体直接混合进行的换热。

结构简单，传热效率高，适用于两流体允许混合的场合。56②

间壁式换热器两流体被固体壁面分开，互不接触。

冷流体t1t2热流体T1T2热流体T1T2冷流体t1t27冷溶液进冷溶液出热溶液进热溶液出间壁式换热器

8低温流体高温流体优点：结构较简单耐高温缺点：设备体积大有一定程度的混合③蓄热式换热器

借助于热容量较大的固体蓄热体，将热量由热流体传给冷流体。9（二）按换热器的用途分类1.加热器

用于把流体加热到所需的温度，被加热流体在加热过程中不发生相变。2.预热器

用于流体的预热，以提高整套工艺装置的效率。3.过热器

用于加热饱和蒸汽，使其达到过热状态。4.蒸发器

用于加热液体，使之蒸发汽化。5.再沸器

是蒸馏过程的专用设备，用于加热已冷凝的液体，使之再受热汽化。6.冷却器

用于冷却流体，使之达到所需的温度。7.冷凝器

用于冷凝饱和蒸汽，使之放出潜热而凝结液化。10(三)按换热器传热面的形状和结构分类1.管式换热器

管式换热器通过管子壁面进行传热。按传热管的结构不同，可分为列管式换热器、套管式换热器、蛇管式换热器和翅片管式换热器等几种。管式换热器应用最广。2.板式换热器

板式换热器通过板面进行传热。按传热板的结构形式，可分为平板式换热器、螺旋板式换热器、板翅式换热器和热板式换热器等几种。3.特殊形式换热器

这类换热器是指根据工艺特殊要求而设计的具有特殊结构的换热器。如回转式换热器、热管换热器、同流式换热器等。11(四)按换热器所用材料分类1.金属材料换热器

金属材料换热器是由金属材料制成，常用金属材料有碳钢、合金钢、铜及铜合金、铝及铝合金、钛及钛合金等。由于金属材料的导热系数较大，故该类换热器的传热效率较高，生产中用到的主要是金属材料换热器。2.非金属材料换热器

非金属材料换热器由非金属材料制成，常用非金属材料有石墨、玻璃、塑料以及陶瓷等。该类换热器主要用于具有腐蚀性的物料。由于非金属材料的导热系数较小，所以其传热效率较低。12二、间壁换热器的结构与性能特点13二、间壁换热器的结构与性能特点(一)管式换热器1.套管换热器

优点：结构简单，能耐高压，传热面积可根据需要增减。缺点：单位传热面积的金属耗量大，管子接头多，检修清洗不方便。142.蛇管换热器(1)沉浸式蛇管换热器优点：结构简单，造价低廉，便于防腐，能承受高压。缺点：管外对流传热系数小，常需加搅拌装置(2)喷淋式蛇管换热器优点：检修清洗方便，传热效果好等。缺点：体积庞大，占地面积多，冷却水耗用量较大，喷淋不均匀等。15

3.列管换热器

又称管壳换热器，是一种通用的标准换热器。具有结构简单、坚固耐用，用材广泛、清洗方便、适用性强等优点，在生产中得到广泛应用。基本结构：壳体、封头、管束、管板、折流挡板折流挡板：（1）增强流体在管间流动的湍动程度，增大传热系数，提高传热效率；（2）还起到支撑管束的作用管程：管外的通道及其贯通的部分，即一种流体走管内，称为管程；壳程：管内的通道及其相贯通的部分，即另一种流体走管外，称为壳程。一程：管内流体从换热器一端流向另一端一次，称为一程；两程：对U形管换热器，管内流体从换热器一端经过U形弯曲段流向另一端一次。1718192021

4.翅片管换热器

化工生产中常遇到气体的加热或冷却问题。因气体的对流传热系数较小，所以当换热的另一方为液体或发生相变时，换热器的传热热阻主要在气体一侧。此时，在气体一侧设置翅片，既可增大传热面积，又可增加气体的湍动程度，减少了气体侧的热阻，提高了传热效率。

22(二)板式换热器1.夹套换热器

优点：结构简单，容易制造，可与反应器或容器构成一个整体。缺点：传热面积小，器内流体处于自然对流状态，传热效率低，夹套内部清洗困难。

232.平板式换热器

优点：结构紧凑，单位体积设备提供的传热面积大；组装灵活，可随时增减板数；板面波纹使流体湍动程度增强，从而具有较高的传热效率；装拆方便，有利于清洗和维修。

缺点：处理量小；受垫片材料性能的限制，操作压力和温度不能过高。24平板式换热器25增加刚性；提高湍动程度；增加A；易于液体均匀分布263.螺旋板式换热器

4.板翅式换热器27螺旋板式换热器28优点：结构紧凑不易结垢,堵塞

K大保持逆流,tm大缺点：压力,温度不能太高难以维修29板翅式换热器优点：流体湍动程度高，K大；结构紧凑，单位体积的A较大；缺点：易堵塞，清洗困难；构造复杂30