12大换热器结构、性能、应用

结构：夹套式换热器主要用于反应过程的加热或冷却，是在容器外壁安装夹套制成。

夹套式换热器是间壁式换热器的一种，在容器外壁安装夹套制成，结构简单；但其加热面受容器壁面限制，传热系数也不高。为提高传热系数且使釜内液体受热均匀，可在釜内安装搅拌器.当夹套中通入冷却水或无相变的加热剂时，亦可在夹套中设置螺旋隔板或其它增加湍动的措施，以提高夹套一侧的给热系数。为补充传热面的不足，也可在釜内部安装蛇管。夹套式换热器广泛用于反应过程的加热和冷却。

夹套式换热器主要用于反应器中，装在反应器外部形成一个封闭的夹层，使流体进入夹层内，通过器壁与反应器内物料进行热交换。夹套式换热器的结构比较简单，能在物料反应的同时进行换热，省去了另设换热设备的麻烦。夹套式换热器缺点是由于夹套的传热面不大，夹套间隙比较狭窄，流体流动速度不大，传热系数不高。夹套式换热器主要应用于用蒸气加热或用冷水冷却控制反应器内反应温度和压力的场合。因夹套内无法清洗，故不适于容易生垢和带有污物的介质进入夹套。

夹套式换热器在容器外壁安装夹套制成结构简朴;但其加热面受容器壁面限制传热系数也不高.为提高传热系数且使釜内液体受热均匀可在釜内安装搅拌器.当夹套中通入冷却水或无相变的加热剂时亦可在夹套中设置螺旋隔板或其它增加湍动的措施以提高夹套一侧的给热系数.为补充传热面的不足也可在釜内部安装蛇管.夹套式换热器广泛用于反应过程的加热和冷却。

应该注意带夹套换热的反应器，它的外筒受夹套内介质压力的作用，属于内压容器；而内筒则属于外压容器，所以在生产过程中一定要控制夹套介质的压力，如超过允许压力值，很可能使反应器内筒失稳而被压瘪，造成设备损坏。

蛇管式换热器传热元件材质区分为金属与非金属两大类。近年来,蛇管式金属换热器在世界上发展迅速,已成为热交换装置的主要形式.非金属蛇管换热器具有高洁净率换热材质，耐蚀性冠于多种合金，例如郑州工业大学非金属蛇管聚四氟乙烯换热制造工艺的研究，促使蛇管换热器在石油化工、硫酸、医药、电镀、轻工等领域逐步得到广泛的应用。

1、沉浸式蛇管换热器

结构：这种换热器多以金属管子绕成，或制成各种与容器相适应的情况，并沉浸在容器内的液体中。

沉浸式蛇管换热器以蛇形管作为传热元件的换热器，是间壁式换热器种类之一。这是一种古老的换热设备。它结构简单，制造、安装、清洗和维修方便，价格低廉，又特别适用于高压流体的冷却、冷凝，所以现代仍得到广泛应用。但蛇管式换热器的体积大、笨重；单位传热面积金属耗量多，传热效能低。

优点：

结构简单，便于防腐，能承受高压。

缺点：

由于容器体积比管子的体积大得多,因此管外流体的表面传热系数较小。为提高传热系数，容器内可安装搅拌器。

2、喷淋式换热器

结构：冷却水从最上面的管子的喷淋装置中淋下来，沿管表面流下来，被冷却的流体从最上面的管子流入，从最下面的管子流出，与外面的冷却水进行换热。在下流过程中，冷却水可收集再进行重新分配。

优点：结构简单、造价便宜，能耐高压，便于检修、清洗，传热效果好。

缺点：冷却水喷淋不易均匀而影响传热效果，只能安装在室外。

应用：用于冷却或冷凝管内液体 。

结构：由不同直径组成的同心套管，可根据换热要求，将几段套管用U形管连接，目的增加传热面积；冷热流体可以逆流或并流。

优点：结构简单，加工方便，能耐高压，传热系数较大，能保持完全逆流使平均对数温差最大，可增减管段数量应用方便。

缺点：结构不紧凑，金属消耗量大，接头多而易漏，占地较大。

用途：广泛用于超高压生产过程，可用于流量不大，所需传热面积不多的场合。

列管式换热器又称为管壳式换热器，是最典型的间壁式换热器，历史悠久，占据主导作用。

优点：单位体积设备所能提供的传热面积大，传热效果好，结构坚固，可选用的结构材料范围宽广，操作弹性大，大型装置中普遍采用。

结构：壳体、管束、管板、折流挡板和封头。一种流体在管内流动，其行程称为管程；另一种流体在管外流动，其行程称为壳程。管束的壁面即为传热面。

折流挡板：为提高壳程流体流速，往往在壳体内安装一定数目与管束相互垂直的折流挡板。折流挡板不仅可防止流体短路、增加流体流速，还迫使流体按规定路径多次错流通过管束，使湍动程度大为增加。

a.圆缺形

b.圆盘形

常用的折流挡板有圆缺形和圆盘形两种，前者更为常用。

根据所采取的温差补偿措施，列管式换热器可分为以下几个型式。

1）固定管板式

壳 体与传热管壁温度之差大于50°C，加补偿圈，也称膨胀节，当壳体和管束之间有温差时，依靠补偿圈的弹性变形来适应它们之间的不同的热膨胀。

特点：结构简单，成本低，壳程检修和清洗困难，壳程必须是清洁、不易产生垢层和腐蚀的介质。

（2）浮头式

两端的管板，一端不与壳体相连，可自由沿管长方向浮动。当壳体与管束因温度不同而引起热膨胀时，管束连同浮头可在壳体内沿轴向自由伸缩，可完全消除热应力。

（3）U型管式

两端的管板，一端不与壳体相连，可自由沿管长方向浮动。当壳体与管束因温度不同而引起热膨胀时，管束连同浮头可在壳体内沿轴向自由伸缩，可完全消除热应力。

特点：结构较为复杂，成本高，消除了温差应力，是应用较多的一种结构形式。

1、螺旋板式换热器

结构：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。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。

2、板式换热器

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。

3、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。

4、热管式换热器

结构及工作原理：