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模块三 换热器
工厂中换热器区图片
项目一 管式换热器
管式换热器是工厂中常见的换热器，主要的任务是为各工序提供适宜的温度条件，各岗位操作人员要熟悉换热器的操作，不仅要熟悉开停车和正常操作的方法，而且要了解各类型管式换热器的结构特点及应用场合。
知识点一 工业上换热方式
工业上常见换热方式有三种，分别是：间壁式换热、直接混合式换热、蓄热式换热。
间壁式换热
1、间壁式换热
冷热流体不直接接触，传热时由高温流体传给壁面，壁面再传给冷流体。这是工厂中应用最广的方法。
2、直接混合式换热
冷热流体直接接触。像凉水塔、喷淋式冷却塔等。
3、蓄热式换热
通常在蓄热器中进行。这种方法效率很高，但会出现两股流体混合，因此使用不多。
直接混合式换热
蓄热式换热
知识点二 管式换热器
一、管式换热器的种类
1、列管式换热器
列管式换热器是最典型的间壁式换热器，具有坚固、处理能力大，传热效果好，结构简单，适用性强等特点，在工厂中应用最为广泛，尤其是在高温、高压、大装之中使用广泛。折流板可以增加流体的扰动作用。
图3-1 列管式换热器
2、套管式换热器
由两种直径不同的同心直管焊接而成，具有结构简单，耐高压，传热效果好等特点。传热面积可根据工艺需要增减，流体严格逆流流动。但易发生泄露，占地面积大，可用在传热面积不大，但要求传热效果好的场合。
3、蛇管式换热器
由盘成螺旋形或其它形状的直管，可分为喷淋式和沉浸式两种，具有结构简单，便于防腐，能承受高压，换热效果差等特点。
喷淋换热器
二、列管式换热器
在列管式换热器中，由于冷热流体温度不同，导致管程和壳程热膨胀程度不同，当温差很大时，可能引起管子变形，甚至断裂，造成内部泄露，从管板中松脱，严重时可能毁掉换热器，因此当壳体和管体温差达到50℃时，要进行热补偿。
常采用的热补偿措施有：补偿圈、浮头补偿、U形管补偿。
1、固定管板式换热器
结构：管束两端的管板和壳体焊接成一体。
使用范围：由于没有热补偿，仅使用于流体温差不大，不易结垢的物料。
使用范围：由于没有热补偿，仅使用于流体温差不大，不易结垢的物料。
图3-5 固定管板式换热器
2、具有补偿圈的固定管板式换热器
结构：与固定管板式换热器相类似，在壳体合适位置加一补偿圈（又称膨胀节）。
使用范围：温度差小于60-70K，壳体压力小于0.6MPa。
优缺点：结构简单，造价低廉，能解决热补偿问题，但壳程清洗困难。
图3-5 固定管板式换热器
3、浮头式列管换热器
结构：两端管板有一端不与壳体相连，连接在一个可以沿着管长方向自由移动的封头
上，这个封头称为浮头。浮头能在壳盖里边自由移动，可解决热补偿问题。
图3-6 浮头式列管换热器
使用范围：温差较大（70-120K）的场合。应用较为广泛。
优缺点：管束可以从壳体中抽出来，便于清洗和检修，但结构比较复杂，金属耗量多，造价较高。
4、U形管式列管换热器
结构：换热器内每一根管子都弯成U形，固定在同一管板上。当管子受热或冷却时，每根管子均可自由膨胀。
图3-7 U形管式列管换热器
使用范围：高温高压情况。
优缺点：结构简单，质量轻，但管程清洗困难，管程隔板利用率差。
项目二 板式换热器
板式换热器早期用于食品行业，50年代推广到化工行业中，近几年来发展迅速使用范围越来越广。
1、平板式换热器
结构：由传热板片、垫片、压紧装置组成。
图3-8 平板式换热器
换热原理图
优点：传热系数大，结构紧凑，操作灵活，单位体积内换热面积大可根据需要调节板片数，安装检修方便。
缺点：操作压强小，操作温度不能太高，板间距小，处理量小。
应用：适用于介质压力和温差较小的场合。
2、螺旋板式换热器
结构：由两平行的薄钢板卷制而成，中心设有中心隔板，使两个螺旋通道隔开。两流体必须逆流流动。
图3-9螺旋板式换热器
优点：结构紧凑，传热系数大，平均温度差大，传热效率高；不易堵塞，不易结垢，成本较低。
缺点：维修比较困难，流体阻力大，操作压强温度不能太高。
应用：适用于粘性流体或含有固体颗粒的悬浮液的换热。
3、板翅式换热器
结构：主要由平隔板和各种形式的翅片组装而成，翅片一般安装在管外，增大传热面积 。
图3-10 板翅式换热器
优点：轻巧紧凑，传热面积大，热导率高，结构牢固，适应性强。
缺点：制造工艺复杂，焊接要求高；流道小，易堵塞，检修清洗困难。
应用：用于冷凝和蒸发，特别适用于低温和超低温操作。
小结
换热设备是为工厂中各工序提供适宜的温度，常用的换热设备是间壁式换热器。间壁式换热器分为列管式换热器和板面式换热器，要求掌握列管式换热器和板面式换热器的类型、结构、优缺点及应用场合。

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