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第三章 传 热
第3章 传热
Heat transfer
一、 间壁传热过程：
热量:
热流体
冷流体
th
tc
th,w
tc,w
Q
Q
3.3 间壁传热
各部分传热速率方程：
管内侧流体：
管壁导热：
管外侧流体
：对稳态传热
热流体
冷流体
th
tc
th,w
tc,w
Q
Q
式中，K — 总传热系数，W/m2·K。
注意： K 与 S 对应，选Si、Sm 或 S0
式中 Q－－传热速率，W； q－－热通量，W/m2； K－－比例系数，称为传热系数，W/(m2·K)； S－－传热面积，m2； Δtm－－换热器的传热推动力，或称传热平均温度差，K； R=1/(KS)－－换热器的总热阻，K/W； R'=1/K－－换热器的总热阻， m2·K/W。
传热系数K
K — 传热系数，表示换热设备性能的重要参数
K的物理意义:当冷热两流体之间的温度差为1℃时,在单位时间内通过单位传热面积的传热量.
K的来源： 实验测定；
取生产实际的经验数据；
计算求得。
化工过程的传热问题可分为两类：一类是设计型问题，即根据生产要求，选定（或设计）换热器；另一类是操作型问题，即计算给定换热器的传热量、流体的流量或温度等。两者均以传热基本方程为基础。下面以设计型问题为例分析解决传热问题要涉及到的有关内容。
对于一定的传热任务，确定换热器所需传热面积是选择（或设计）换热器的主要任务。由传热方程式可知，要计算传热面积，必须先求得传热速率
Q、传热平均温度差Δtm以及传热系数K，这些项目的求取涉及到热量衡算、传热推动力、各种传热方式的规律等有关理论和计算。
二、热负荷的计算
(一)热负荷与传热速率
1、热负荷：换热器单位时间内冷热流体所交换的热量。
传热速率：单位时间内通过传热面传递的热量。
2、热负荷与传热速率的区别：
热负荷是生产上要求换热器单位时间传递的热量，是换热器的生产任务。传热速率是换热器单位时间能够传递的热量，是换热器的生产能力，主要由换热器自身的性能决定。为保证换热器完成传热任务，应使换热器的传热速率大于至少等于其热负荷。
(二)热量衡算与热负荷的确定
1、热量衡算
以单位时间为基准
Qh=Qc+QL
Qh ——热流体放出的热量，kJ/s或kW
Qc ——冷流体吸收的热量，kJ/s或kW
QL ——热热损失，kJ/s或kW
2、热负荷的确定
若忽略热损失，热负荷取Qh或Qc
若有热损失，哪种流体走管程，就应取哪种流体的传热量作为换热器的热负荷。
3、热负荷的计算方法
（1）焓差法
Qh=qm,h(H1-H2)
Qc=qm,c(h2-h1)
若无热损失， Qh= Qc
0℃的液体的焓为零J/kg
蒸汽的焓取0℃的液体的焓为零J/kg作计算基准。
此法使用时受到限制，有些液体的焓很难查到。
（2）显热法（无相变时）
Qh=qm,hCp,h(T1-T2)
Qc=qmcCp,c(t2-t1)
若无热损失， Qh= Qc
Cp,h、 Cp,c：冷热流体进出口温度范围内的平均比热，亦是进出口平均温度下的比热。
（3）潜热法（有相变）
Qh=qm,hγh
Qc=qm,cγc
若无热损失， Qh= Qc
注意：a.通过上式可计算载热体或冷流体的热量。
b.若有热损失
Q= Qc= Qh+ QL 热损失在热流体一侧
Q= Qh= Qc+ QL 热损失在冷流体一侧
三、传热温度差的计算
当用传热基本方程式计算整个换热器的传热速率时，必须使用整个传热面积上的平均温差。
传热平均温度差的大小及计算方法与换热器中两流体的相互流动方向及温度变化情况有关。换热过程中，热流温度沿程降低，冷流温度沿程升高，故冷热流体温度差在换热器表面各点不同。
换热器中两流体间有不同的流动型式 。
若两流体的流动方向相同，称为并流；若两流体的流动方向相反，称为逆流；若两流体的流动方向垂直交叉，称为错流；若一流体沿一方向流动，另一流体反复折流，称为简单折流；若两流体均作折流，或既有折流，又有错流，称为复杂折流。
当两流体在换热过程中均只发生相变时，热流体温度T和冷流体温度t都始终保持不变，称为恒温传热。
换热器的传热推动力可取任一传热截面上的温度差，即Δtm=T－t。
大多数情况下，间壁一侧或两侧的流体温度沿换热器管长而变化，称为变温传热。变温传热时，各传热截面的传热温度差各不相同。由于两流体的流向不同，对平均温度差的影响也不相同，故需分别讨论。
(1) 恒温传热
两侧流体温度恒定：
(2) 变温传热
①　一侧有温度变化
T
t
②　两侧流体均有温度变化
t1
t2
T1
T2
t1
t2
T1
T2
逆流
并流
说明：
① 逆流：
并流：
②
③　进、出口条件相同时，
工业上，一般采用逆流操作（节省加热面积）。
思考:逆流操作的Δtm一定大于并流操作的Δtm
④　一侧流体温度有变化，另一侧恒温时,
1
1
2
1
2
错流和折流
⑤　错流、折流时平均温差
图算法
c）当ε△t值小于0.8时，则传热效率低， 经济上不合理，
操作不稳定。
a）校正系数ε△t可根据R和P两参数从相应的图中查得。
b）温差校正系数ε△t恒小于1。
原因: 换热器内出现温度交叉或温度逼近现象。
避免措施: 采用多个换热器串联或采用多壳程结构，
换热器个数或所需的壳程数,可用图解法确定。
说明：
th1
tc2
th2
tc1
A
Ns=2
无相变换热器设计计算
变温传热时流体流向的选择
T1、T2、t1、t2 相同时，逆流平均温差大于并流平均温差。当传热量一定时，逆流操作所需的传热面积小于并流操作。
逆流时热流体的出口温度可低于冷流的出口温度（高于冷流的入口温度），并流时热流体的出口温度必大于冷流的出口温度。当加热任务一定时，采用逆流传热可最大限度地利用热能，节约载热体的用量。
在换热器中，若参与换热的两流体都变温，则一般都采用逆流操作，但是并流也有它的特点，例如工艺上要求被加热的流体不得高于某一温度，或被冷却的流体不得低于某一温度，采用并流较易控制。但需要注意，倘若采用逆流代替并流而节省了载热体，则其平均温差就未必仍比并流的大。
例 硫酸生产中 SO2的转化系统，用转化气在外部列管换热器中预热 SO2气体。若转化气温度由440℃降至320℃，SO2气体由220℃被加热至280℃，试求流传热和逆流传热的平均温度差，并作比较，选定推动力较大的传热流向（设两气体进出口温度在并、逆流时相同）
T1=440℃
T2=320℃
t1=220℃
t2=280℃
Δt1
Δt2
T1=440℃
T2=320℃
t2=280℃
t1=220℃
Δt1
Δt2
解:
Δt1=T1-t1=220℃
Δt2=T2-t2=40℃
Δt1 /Δt2 =5.5>2
并流传热时
对数平均值
算术平均值
只能采用对数平均值
逆流传热
误差为
Δt1=T1-t2=160℃
Δt2=T2-t1=100℃
Δt1 /Δt2 =1.6<2
对数平均值
算术平均值
误差为
采用对数平均值和算术平均值均可
计算结果表明:
在相同情况下，逆流传热的平均温度差大于并流传热的平均温度差，这意味着采用逆流传热要比并流传热相应减少传热面积或载热体使用量。
四、传热系数的计算
K是衡量换热器性能的重要指标之一。其大小主要取决于流体的物性、传热过程的操作条件及换热器的类型等。
化工中常见传热过程的K值范
K推导:
根据
得
意义:传热的总热阻,等于间壁两边对流传热热阻与间壁本身导热热阻之和.
当换热器的间壁为单层平面壁时，因Si=So=S，则传热系数为：
若间壁为多层平面壁以及间壁两侧有污垢积存时，传热系数为：
式中 Rαi 、 Rαo分别表示壁面两侧污垢热阻系数，m2 K W-1
若换热器的传热面为单层圆筒壁面时，若Si≠So≠S，即传热系数与传热面积对应时：
以管壁内表面为基准：
或
则：
以管壁外表面为基准：
或
则
实际计算热阻应包括壁两侧污垢热阻：
圆管中：
平壁：
(2) 污垢热阻 Rdi和 Rdo
污垢热阻影响：使α↓，热流量↓。
污垢热阻取值： 经验数据。
注意：传热系数、污垢热阻的单位。
(3) 壁温计算 忽略污垢热阻，稳态传热时：
结论：壁温接近表面传热系数大的一侧流体温度。
例题 某列管换热器的管束由Φ25mmX2.5mm的钢管（λ=45 W·m-1·K-1）组成，热空气流经管程，冷却水在管外和空气逆流流动。已知管内空气侧的 αi为 50 W·m-2·K-1，管外水侧的 α0为 1000 W·m-2·K-1，试求基于管外表面的传热系数 Ko和基于内表面的传热系数Ki，并比较KoAo和KiAi。
解：
按圆管公式计算时
代入已知数据计算 得
计算结果表明，选取不同的传热表面，计算所得K值不同。
若以内表面为参考 得
对一根管取单位长度有：
例 在上例中，如果管壁热阻可忽略。为提高传热系数，在其它条件不变前提下，将α1、α2提高一倍的效果如何？
解: (1)将α1提高一倍
增加54.1%
(2)将α2提高一倍
增加1.56%
表明，K值接近热阻大一侧的α值，K受α小的一侧流
体所控制。
欲提高K值，应从α小的一侧入手。
分析:
取基准传热面不同,K值不同.
当αi与α0相差较大时,以α小的一侧传热面为基准(一般情况)
当αi与α0相差不大时,以Sm为基准.
当b很小,d较大,即Si≈SO≈Sm
若αi ﹥﹥ α0,λ很大,b很小,K ≈α
五、换热器的选择及传热过程的强化
1．换热器的选择
①冷、热流体的流量、进出口温度、操作压力等；
②冷、热流体的物性参数；
③冷、热流体的工艺特点、腐蚀性、悬浮物含量等。
换热器的选择，是在换热器系列化标准中确定合适的换热器类型和规格的过程。
换热器的选择首先要考虑以下事项。
（1）了解换热任务，掌握基本数据及特点。
（2）确定选用换热器的型式，决定流体的流动空间。
如选定列管换热器，对换热流体流动空间可按下列原则确定。
①不洁流体或易结垢、沉淀、结晶的流体走管程；
②需提高流速以增大对流传热系数的流体走管程；
③腐蚀性流体走管程，以免腐蚀壳体和管束；
④压力高的流体走管程，管子耐压性好；
⑤饱和蒸气宜走管程，便于排出冷凝液；
⑥粘度大或流量较小的流体宜走壳程，可在低 Re（Re＞100）达到湍流；
⑦需冷却的流体一般选壳程，便于散热。
①流体定性温度，查取或计算定性温度下有关物性数据；
②由传热任务计算热负荷；
③作出适当选择，并计算对数平均温度差；
④选取总传热系数、估计换热面积，由此可试选适当型号的换热器；
⑤核算总传热系数；
⑥估算传热面积。
在换热器型式和规格确定中，计算的主要内容有：
2．传热过程的强化
传热过程的强化目的是充分利用热能，提高换热器单位面积的传热速率；力图以较小的传热面积或较小体积的换热器完成一定的传热任务。
强化传热过程的主要途径有三条。
（1）增大传热面积A
增大间壁式换热器传热面积A，可提高过程的传热速率。但增大A，设备投资费用增大。改进传热面结构，采用螺纹管、波纹管代替光滑管，或采用新型换热器如翅片管式换热器，可以实现单位体积的传热面积增大的效果
当工艺规定冷、热流体温度时，采用逆流换热可获得较大的Δtm，亦可改用严格逆流的套管换热器或螺旋板换热器实现Δtm的增大。
提高α和λ、降低b都能使K值增大。提高K值的具体办法，可以从以下几个方面考虑。
（2）增大平均温度差Δtm
增大传热系数K是强化传热过程最有效的途径。
（3）增大传热系数K
①增加湍流程度、减小对流传热的热阻、
提高α值。
a．提高流体流速、增加湍流程度、减小滞流底层厚度，可有效地提高无相变流体的α值。
b．改变流动条件。通过设计特殊传热壁面，使流体在流动过程中不断改变流动方向，提高湍流程度。
②尽量选择α大的流体给热状态。例如，有相变的蒸气冷凝维持在滴状冷凝状态等。
③提高λ、降低b.
a．尽量选择λ较大的载热体；
b．换热器金属壁面一般较λ值大，热阻小；但污垢层热阻很大，应防止或减缓垢层形成并及时清除之。
提高K值的途径在具体实施时要综合考虑。
一单壳程单管程列管式换热器，由长3m ,直径为Φ25×2.5mm的钢管束组成。苯在换热管内流动，流量为1.8kg/s，由80℃被冷却到30℃。冷却水在管外流动，进口温度为20℃，出口温度为50℃。已知水侧和苯侧的给热系数分别为1700W/m2·K和900W/m2·K，苯的比热为1.9kJ/kg·K,钢的导热系数为45 W/m·K，污垢热阻和热损失均忽略不计。试求该列管换热器的管子数目。
一定量的流体在圆形直管内作层流流动，若管长及物性均不变，而管径减至原来的1/2，问因流动阻力而产生的能量损失为原来的多少倍。
一单壳程单管程列管式换热器，由204根规格为Φ25×2.5mm的钢管束组成。苯在换热管内流动，流量为1.5kg/s，由80℃被冷却到30℃。冷却水在管外流动，流量为4068 kg/h，进口温度为20℃。已知水侧和苯侧的给热系数分别为1700W/m2·K和900W/m2·K，苯的比热为1.9kJ/kg·K,水的比热为4.2 kJ/kg·K，钢的导热系数为45 W/m·K，污垢热阻和热损失均忽略不计。试求该列管换热器的每根换热管长度。
3.4 换热器
3.4.1换热器的选择与设计的步骤
鉴于列管换热器应用及广，为便于制造和选用，有关部门已制定了列管换热器的系列标准。列管换热器的基本参数主要有：a. 公称换热面积SN；b. 公称直径DN；c. 公称压力PN；d. 换热管规格；e. 换热管长度L；f. 管子数量n；g. 管程数NP；等等
型号表示方法 列管换热器的型号由五部分组成：X XXXX X XX-XXX即：换热器代号；公称直径DN，mm；管程数NP：Ⅰ Ⅱ Ⅳ Ⅵ；公称压力PN，MPa；公称换热面积SN，m2。如：G600Ⅱ－1.6－55为公称直径为600mm、公称压力为1.6MPa、公称换热面积为55 m2、双管程固定管板式换热器。
选用或设计时应考虑的问题：流径的选择、流速的选择、冷却剂（或加热剂）终温的选择、管子的规格与管间距的选择、管程数与管程数的确定、折流挡板的选用、外壳直径的确定、流体通过换热器的流动阻力（压强降）等问题。
设计换热器的步骤：
1.确定基本数据，流体的流量、进出口温度、定性温度下的有关物性、操作压强等。
2.确定流体在换热器内的流动途径。
2.确定并计算热负荷。
4.先按单壳程偶数管程计算平均温度差，确定壳程数或调整冷却剂（或加热剂）的出口温度。
5.根据两流体的温度差和设计要求，确定换热器的形式。
7.计算压降，若压降不符合要求，则需要重新调整管程数和折流板间距。
6.选取总传热系数，根据传热基本方程初算传热面积，以此选定换热器的型号或确定换热器的基本尺寸，并确定其实际换热面积A实，计算在A实下所需的的传热系数K需。
8.核算总传热系数，计算管、壳程的对流传热系数，确定污垢热阻，再计算总传热系数K计，由传热基本方程求出所需传热面积A需，再与换热器的实际换热面积A实比较，若A实/A需在1.1～1.25之间（也可用K计/K需），则认为合理，否则需重选K选，重复上述计算步骤，直至符合要求。
3.4.2 换热器的分类
按换热器的用途分类，有：
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。
2.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。
按换热器传热面形状和结构分类，有：
1.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　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。
2.特殊形式换热器　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。
间壁式换热器的类型和结构型式
夹套式换热器
主要用于反应器的加热或冷却，将反应器的筒体制成夹套，将加热剂或冷却剂通入夹套内，通过夹套的间壁与反应器内的物料进行换热。
在用蒸汽进行加热时，蒸汽由上部连接管通入夹套内，冷凝水由下部连接管排出，当冷却时，冷却水从下部进入，而由上部流出。
为提高器内物料一侧的给热系数，可在器内设置搅拌器，使容器内的流体作强制对流。
间壁式换热器的类型和结构型式
浸没式蛇管换热器
结构：由肘管连接的直管，或由盘成螺旋状的弯管所组成。蛇管形状主要决定于容器形状。将蛇管浸没于容器中，即构成蛇管式换热器。
当管内通入液体载热体时，应从蛇管的下部通入，当管内通入蒸汽加热时，应从蛇管的顶部通入，冷凝水经蛇管下部的疏水器排出。
优点：结构简单，能承受高压；
缺点：管外流体给热系数小，为强化传热，可在器内安装搅拌器。
间壁式换热器的类型和结构型式
喷淋式蛇管换热器
通常用作冷却器。将蛇管成排地固定在钢架上，被冷却流体在管内流动，冷却水由管上方的喷淋装置通过齿型堰板均匀喷洒在蛇管表面而流下，最后收集于排管的底盘内。
喷淋式换热器的最大优点是便于检修和清洗，对冷却水水质可以适当降低。
间壁式换热器的类型和结构型式
套管式换热器
结构：直径不同的金属管装配成的同心套管。可根据换热要求串联使用。程数可依传热面积的大小而增减，并可数排并列。冷、热流体一般呈逆流流动，平均传热温差大，并可达到较高的流速，形成湍流，具有较高的传热系数。
优点：构简单，能承受较高压力，应用灵活；
缺点：耗材多，占地面积大，难以构成很大的传热面积，故一般适合于流体流量不大、传热负荷较小的场合。
螺旋套管换热器
间壁式换热器的类型和结构型式
列管式换热器 工业上使用最广泛的一种换热设备
优点：单位体积的传热面积、处理能力和操作弹性大，适应能力强，尤其在高温、高压和大型装置中采用更为普遍。
固定管板式换热器
结构：管束与焊接在壳体的两端管板连接。在壳体内，沿管长方向装置有若干块折流挡板；
优点：结构简单、紧凑、造价便宜；
缺点：管外不能机械清洗，管板、管子和壳体都是刚性连接，当管壁和壳壁的温度相差较大时，会产生很大的热应力，甚至将管子从管板上拉脱。解决方法补偿圈(或称膨胀节)。
间壁式换热器的类型和结构型式
U 型管式换热器
结构：管子弯制成U型，U型管的两头固定在同一块管板上，与管板连接的封头内用隔板隔成两室。
优点：管子受热受冷可以自由伸缩，而与壳体无关。结构比较简单，管束可以拔出清洗。
缺点：管内的机械清洗困难，只能走清洁流体。
间壁式换热器的类型和结构型式
U 型管式换热器
间壁式换热器的类型和结构型式
浮头式换热器
我国已有标准化的列管式换热器系列产品供选用。例如：型号为FB800-180-16-4换热器，FB表示浮头式B型，25×2.4mm换热管，正方形排列，壳体公称直径800mm，公称传热面积180m2，公称压力16kgf/cm2，管程数为4。
结构：一块管板与壳体固定，另一块管板可以在壳体内来回活动，并连接一浮头，当管束受热受冷时即可自由伸缩。浮头式换热器各有一个内浮头和一个外浮头。
优点：有良好的热补偿性能，管束可从壳体中拔出清洗；
缺点：结构复杂，造价较高。
换热器的外形
换热器的管束
选用和设计中应考虑的问题
流体流动通道的选择：
(1) 不清洁或易结垢的物料应当流过易于清洗的一侧，对于直管管束，一般通过管内，直管内易于清洗；
(2) 需通过增大流速提高 α 的流体应选管程，因管程流通截面积小于壳程，且易采用多程来提高流速；
(3) 腐蚀性流体宜走管程，以免管束和壳体同时受腐蚀；
(4) 压力高的流体宜选管程，以防止壳体受压；
(5) 饱和蒸汽宜走壳程，冷凝液易于排出，其 α 与流速无关；
(6) 被冷却的流体一般走壳程，便于散热；
(7) 粘度大、流量小的流体宜选壳程，因壳程的流道截面和流向都在不断变化，在 Re>100 即可达到湍流。
以上各点往往不可能同时满足，应抓住主要矛盾进行选择，例如，首先从流体的压力、腐蚀性及清洗等方面的要求来考虑，然后再考虑满足其他方面的要求。
选用和设计中应考虑的问题
换热管规格及排列 ：
管径：d ，单位体积设备内的S ，但更容易堵塞。目前我国系列标准规定采用 25×2.4mm, 19×2mm两种规格的管子。管长的选择以清洗方便和合理使用管材为准，我国生产的钢管长度多为6米，国家标准规定采用的管长有1.5、2、3、6米四种规格，以3米和6米最为普遍。
。
换热管的排列方式：等边三角形排列比正方形排列更为紧凑，管外流体的湍动程度高，给热系数大，但正方形排列的管束清洗方便，对易结垢流体更为适用，如将管束旋转45度放置，也可提高给热系数.
选用和设计中应考虑的问题
折流挡板 ：
作用：提高管外的给热系数；
形状：园缺型、园盘型、分流型等；
挡板的形状和间距必须适当，方能取得良好效果。以弓形为例，缺口的高度一般取为壳体内径的10-40%，常见的是20-25%。缺口方向可水平和垂直排列。
挡板间距过大，流速小，不能保证流体垂直流过管束，管外α ；间距过小，流动阻力增加，且不便于检修。
我国系列标准规定的挡板间距：
固定管板式：150、300 和 600 mm 三种规格；
浮头式：150、200、300、480 和 600 mm 五种规格。
其他类型的换热器
板式换热器：
1.固定压紧板 2.夹紧螺栓 2.前端板 4.换热板片 5.密封垫片 6.后端板 7.下导板 8.后支柱 9.活动压紧板 10.上导板
板式换热器
结构紧凑，占用空间小　很小的空间即可提供较大的换热面积，不需另外的拆装空间；相同使用环境下，其占地面积和重量是其他类型换热器的1/3～1/5。
传热系数高 雷诺准数>10时，即可产生剧烈湍流，一般总传热系数可高达3000～8000W/M2.K。
端部温差小 逆流换热，可达到1℃的端部温差。
热损失小 只有板片边缘暴露，不需保温，热效率≥98%。
适应性好，易调整 通过改变板片数目和组合方式即可调节换热能力，与变化的热负荷相匹配。
流体滞留量小，对变化反应迅速，拆装简单，容易维护 板片是独立的单元体，拆装简单，可将密封垫密闭的板片拆开、清洗。
结垢倾向低 高度紊流、光滑板表面，使积垢机率很小，且具自清洁功能，不易堵塞。
低成本 使用一次冲压成型的波纹板片装配而成，金属耗量低，当使用耐蚀材料时，投资成本明显低于其他的换热器。
板式换热器
缺点：处理能力不大，操作压力比较低，一般不超过20atm，受垫片耐热性的限制，操作温度不能太高，一般合成橡胶垫不超过130℃，压缩石棉垫圈也不超过250℃。
螺旋板式换热器
螺旋板式换热器由两块金属薄板焊接在一块分隔板上并卷制成螺旋状而构成的。卷制后，在器内形成两条相互隔开的螺旋形通道，在顶、底部分则焊有封头和两流体进出口接管。其中有一对进出口接管是设在园周边上，而另一对进出口则设在园鼓的轴心上。换热时，冷、热流体分别进入两条通道，在器内作严格的逆流流动。
螺旋板式换热器
按流道布置和封头形式可分为：
I 型结构：两个螺旋通道两侧完全焊接封闭，不可拆。两流体均作螺旋运动，通常冷流体由外周流入，热流体从中心流入，形成完全逆流流动。主要用于液体与液体之间的传热。
II 型结构：一个螺旋通道焊接封闭，另一通道的两侧敞开。一流体作螺旋形流动，另一流体则作轴向流动。适合于两流体的流量相差很大的场合。常做蒸汽冷凝器、气体冷却器使用。
III 型结构：一流体作螺旋形流动，另一流体则是轴向流动和螺旋流动的组合，适用于蒸汽的冷凝和冷却。
螺旋板式换热器
螺旋板式换热器的特点
传热系数高 由于离心力的作用，可在较低Re数下出现湍流(Re=1400-1800)，允许流速可达2m/s，故传热系数较高，如水对水的换热，传热系数可达2000-3000 W/（m2·K）。
不易堵塞 由于流速较高，又是在螺旋流道内流动，能较好的发挥流体对板面的冲刷作用，因而流体中的悬浮物不易沉积下来。
由于流道长，可为完全逆流，便于控制温度和利用低温热源，操作时允许较低的温度差，因此，在一些低温差传热的场合，采用螺旋板换热器比较合适。
结构紧凑，制造简便，单位体积设备内的传热面积约为列管式换热器的3倍。
操作压力和温度不能太高，尤其是所能承受的压力比较低，操作压力只能在20atm以下，操作温度约在300-400℃以下。
不易检修，整个换热器已被卷制焊接为一个整体，一旦发生中间泄漏或其他故障，设备即告报废。
板翅式换热器
在两块平行金属板之间夹入波纹状金属翅片，两边以侧条密封，组成一个单元体；
将各单元体进行不同的叠集和适当地排列，再用钎焊予以固定，形成逆流、并流和错流的板翅式换热器组装件(芯部或板束) ；
将带有进、出口的集流箱焊接到板束上。
特点：传热效果更好、结构更为紧凑。
我国目前最常用的翅片形式主要有光直型翅片、锯齿型翅片和多孔型翅片。
板翅式换热器
传热效果好 板翅促进湍流，破坏传热边界层的发展，总传热系数高，同时冷、热流体间换热不仅以平隔板为传热面，而且大部分热量通过翅片换热，因而具有很高的传热速率。
结构紧凑 单位体积换热器提供的传热面积一般能达到2500m2，最高可达到4300m2，而列管式换热器只有160m2。
轻巧牢固 由于结构紧凑，通常用铝合金制造，在相同的传热面积下，其重量仅为列管式换热器的十分之一，波纹翅片不仅是传热面，又是两板间的支撑，故强度很高。
适应性强，操作范围广 由于铝合金的导热系数高，特别适合于低温和超低温条件下的换热。
流道很小，容易堵塞而使压降增大。换热器内一旦结垢，清洗和检修困难，故处理的物料应较清洁或预先进行净制。
由于平隔板是用薄铝片制成，故要求流体对铝不发生腐蚀。
翅片式换热器
结构：在管子外表面上装有径向或轴向翅片。
用途：适用于两种流体的给热系数相差很大的场合，例如水蒸气和空气间的换热，传热过程的热阻主要集中在空气一侧，若空气在管外流动，则在管外装置翅片，既可增大空气侧的传热面积，又可促进空气湍动，使传热系数和传热面积的乘积 KA 值增大，从而提高换热器的传热速率。
翅片与光管的连接应紧密无间，否则会在连接处产生很大的接触热阻。常用的连接方法有镶嵌、缠绕或高频焊接，其中焊接最为密切，但加工费用较高。
翅片式换热器
翅片盘管换热器
空调机组表冷器
组合式铝合金散热器（T形翅）
热管换热器
结构及工作原理：将一根金属管的两端密封，抽出不凝性气体，充以一定量的某种工作液体而成。当热管的一端被加热时，工作液体受热沸腾汽化，产生的蒸汽流至冷却端冷凝放出冷凝潜热，冷凝液沿着具有毛细结构的吸液芯在毛细管力的作用下回流至加热段再次沸腾汽化，工作介质如此反复循环，热量则由热管的轴向由加热端传至冷却端。
1—导管 2—吸液芯 3—蒸汽 4—吸热蒸发端
5—保温层 6—放热冷凝端
热管换热器
热管式CPU散热器
热管换热器
热管式CPU散热器
热管换热器
Zalman夹心式一体化热管显卡散热器
热管换热器
AeroCool热管散热器DP-102
将1700+超到2.2GHz以上的水平时，CPU温度仅仅只有19度
热管换热器
热管换热器
用途：给热系数很小的气-气换热过程。
当液体和气体换热时，可将管外表面翅化以强化传热，但对气-气传热的情况，管内的传热强化则比较困难；
热管可把管内的对流传热转化为管外表面的传热，从而可采用加装翅片的方法进行强化。例如利用热管换热器回收锅炉排出的烟气余热预热燃烧所需空气，效果良好；
由于热管两端的管外表面被翅化，管外对流传热强化，管内籍助工作液体的沸腾和冷凝过程来传热，而沸腾和冷凝的给热系数很大，因而热管的传热速率很高；
若将热管的传热速率折算成管体轴向表观导热系数，则热管的导热率是银的1000倍以上 .

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