來源：制冷空調換熱器

   

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  你知道什么換熱器？它們的原理是什么？本文總結了最完整的換熱器，以動畫 圖形的形式呈現(xiàn)給您。讓我們看看！

       

  換熱器分類

   

  

   

  根據(jù)換熱器的傳熱方式，可分為以下三類：

   

  

   

  一、直接接觸式換熱器

   

  這種換熱器的主要工作原理是兩種介質通過接觸相互傳熱，實現(xiàn)傳熱，接觸面積直接影響傳熱，一種通常是氣體，另一種是液體。

   

  二、蓄能換熱器

   

  這種換熱器的原理是熱介質通過加熱固體物質達到一定溫度后，冷介質通過固體物質加熱，冷熱交替達到傳熱的目的。主要用于回收和利用高溫廢氣的熱量。

   

  三、間壁式換熱器

   

  這種換熱器由固體間壁隔開，熱量通過間壁交換。這種換熱器消耗量很大，占總量的99%。根據(jù)結構的不同，可分為管式和板式。

   

  管式換熱器

           

  一、管殼式換熱器

       

  管殼式換熱器又稱管式換熱器。它是一種間壁式換熱器，用于封閉在殼體中的壁作為傳熱面。該換熱器結構簡單，操作可靠。它可以由各種結構材料（主要是金屬材料）制成。它可以在高溫和高壓下使用。它是目前應用最廣泛的類型。

       

  

       

  1、固定管板式換熱器

       

  

       

  固定管板式的兩端管板和殼體制成一體。因此它具有結構簡單、成本低的優(yōu)點，但是殼程清洗和檢修困難。在殼層里的流體，必須是潔凈且不易結垢的物料。

       

  當兩個流體之間的溫差較大時，應考慮熱補償。也就是說，在殼體的適當部分焊接一個補償圈，當殼體和管束的熱膨脹不同時，補償圈發(fā)生彈性變形，以適應殼體和管束的不同熱膨脹程度。這種補償方法很簡單，但不應用于兩個流體之間的溫差過大（不大于）70℃）當殼程流體壓力過高時。

       

  

       

  優(yōu)點

                   結構簡單緊湊。 在同一殼體直徑內，排氣管數(shù)量最多，旁路最少。 每根換熱管都可以更換，管道清洗方便。

  缺點

                   殼程不能機械清洗。 當換熱管與殼體之間的溫差較大(大于50℃）當產生溫差應力時，需要在外殼上設置膨脹節(jié)，因此外殼壓力不應受膨脹節(jié)強度的限制過高。 固定管板熱交換器適用于外殼流體清潔、不易結垢、溫差小或溫差大但外殼壓力低的場合。

  2、浮頭換熱器

       

  

       

  浮頭換熱器的一端管板不與外殼連接，可沿軸向自由浮動。該結構不僅完全消除了熱應力的影響，而且由于固定端管板與外殼連接，整個管束可以從外殼中提取，便于清潔和維護。因此，浮頭換熱器應用廣泛，但其結構復雜，成本高。

       

  

       

  

       

  優(yōu)點

                   當換熱管與殼體之間存在溫差，殼體或換熱管膨脹時，不會相互限制，也不會產生溫差應力。 管束可從殼體中取出，便于管道和管道之間的清潔。

  缺點

                   結構復雜，材料用量大，成本高。 如果浮頭蓋與浮管板密封不嚴，會出現(xiàn)內漏，造成兩種介質的混合。

  3、U管式換熱器

       

  

       

  U 管式換熱器是唯一適用于高溫、高壓和高溫差的換熱器。每個 管都彎曲成U形狀，進出口分別安裝在同一管板的兩側，密封頭用隔板分為兩個房間。這樣，每根管道都可以自由膨脹，與其他管道和外殼無關。該換熱器結構比浮頭簡單，重量輕，但管程不易清洗，只適用于清潔但不易結垢的流體，如高壓氣體的換熱。

       

  

       

  

       

  優(yōu)點

                   U 形換熱管的管束可自由浮動，無需考慮溫差應力，可用于大溫差。 只有一個管板，法蘭少，泄漏點少，結構簡單。 操作可靠，成本低。管束可拔出，便于管間清洗。

  缺點

                   很難清洗管道。 由于管道需要一定的彎曲半徑，管板的利用率較低。 管束內管間距大，殼體距離容易短路。當管道內部流量過高時，它將是正確的U 彎管段產生嚴重的腐蝕，影響使用壽命。 內管損壞，只能堵塞，不能更換，報廢率高。

  4、填料函浮頭換熱器

       

  

       

  它是一種改性的浮頭換熱器結構，將原置在殼體內部的浮頭移動到體外，并使用填料函避免殼體內介質的泄漏。結構特點是管板只有一端與殼體固定連接，另一端用填料函密封。管束可自由膨脹，不產生殼壁與管壁溫差引起的溫差應力。

       

  

       

  優(yōu)點

                   結構比浮頭式換熱器簡單，制造方便，金屬消耗量比浮頭低10% 左右，成本低。 管束可從殼體中取出，管內和管間可清洗，維護方便。

  缺點

                   4.0 MPa。 殼程介質可通過填料函泄漏，不適用于易燃、易爆、有毒、有價值的介質。 填料函熱交換器適用于管道、殼壁溫差大或介質容易結垢的場合，需要經常清洗，壓力低。

  二、沉浸式蛇管換熱器

       

  

       

  這種換熱器將金屬管彎曲成各種適合容器的形狀，并沉浸在容器中的液體中。

       

  

       

  優(yōu)點

                   結構簡單，能承受高壓，可用耐腐蝕材料制成。

  缺點

                   容器內液體湍流程度低，管外傳熱系數(shù)小。攪拌機可安裝在容器內，以提高傳熱系數(shù)。

  三、噴淋式換熱器

       

  

       

  將換熱管成排地固定在鋼架上，熱流體在管內流動，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，增大傳熱推動力的作用。因此，和沉浸式相比，淋式換熱器的傳熱效果大有改善。

       

  優(yōu)點

                   結構簡單，成本低。 耐高壓。 維護清潔方便，水質要求低。

  缺點

                   冷卻水噴灑不易均勻，影響傳熱效果。 只能安裝在室外。

  四、套管式換熱器

       

  

       

  以同心套管中的內管作為傳熱元件的換熱器。兩種不同直徑的管套在一起形成同心套管，每稱為一程U形肘管，而外管用短管依次連接成排，固定于支架上。熱量通過內管管壁由一種流體傳遞給另一種流體。

       

  通常，熱流體（A上部引入流體，冷流體（B流體)由下部引入。套管內外管與內管焊接或法蘭連接。U肘管多采用法蘭連接，便于傳熱管的清洗、增減。各傳熱管的有效長度為4~7 m。這種換熱器的傳熱面積最高達18 m2 ，適用于小容量換熱。

       

  優(yōu)點

                   結構簡單，耐高壓。 傳熱面積可根據(jù)需要增減，使用方便。

  缺點

                   管間接頭多，易泄漏。 占地面積大，單位傳熱面金屬消耗量大。

  五、肋管式換熱器

       

  

       

  肋管換熱器的結構與一般管殼式換熱器基本相同，但用肋管代替光管作為傳熱面。肋管是一種帶肋的墻體，在擴大換熱面積和促進湍流方面重要作用。

       

  由于傳熱加強，結構緊湊，可制成緊湊型換熱器。肋管換熱器也常用于加熱或冷卻管外的氣體，通過蒸汽或水，如空氣冷卻器、鍋爐節(jié)煤器等。

       

  優(yōu)點

                   與光管相比，傳熱面增大，傳熱能力增強。 在相同的熱負荷下，它比光管少，所以結構更緊湊。 可靈活選擇傳熱和工藝材料，制成鑲嵌或焊接肋管。

  缺點

                   成本高。 流阻大，功耗大。

  板式換熱器

           

  一、夾套換熱器

       

  

       

  夾套安裝在容器外壁上，夾套與容器之間形成的空間作為加熱介質或冷卻介質的通道。但其加熱表面受容器的限制，傳熱系數(shù)不高。為了提高傳熱系數(shù)，均勻加熱容器中的液體，可以在容器中安裝攪拌器。當夾套通過冷卻水或無相變加熱劑時，也可以在夾套中設置螺旋隔板或其他增加湍流的措施，以提高夾套一側的傳熱系數(shù)。

       

  優(yōu)點

                   結構簡單。 加工方便。

  缺點

                   傳熱面積小，傳熱效率低。

  二、螺旋板式換熱器

       

  

       

  螺旋板熱交換器由兩個平行的金屬板組成，在其內部形成兩個同心螺旋通道。熱交換器的中心設置了一個隔板，將螺旋通道分開，并在兩個板之間焊接一個定距柱，以保持通道間距。蓋板焊接在螺旋板的兩側。冷熱流體通過兩個通道反向流動，通過薄板換熱。

       

  

       

  優(yōu)點

                   傳熱系數(shù)高。 不易結垢堵塞。 可利用低溫熱源。 結構緊湊。

  缺點

                   操作壓力和溫度不宜過高。 不易維護。

  三、平板換熱器

       

  

       

  板式板式換熱器，由一組長方形薄金屬板平行排列，組裝在支架上。兩個相鄰板的邊緣有一個墊片，在壓縮后形成一個密封的流體通道，并可以調整墊片的厚度。

       

  

       

  優(yōu)點

                   傳熱系數(shù)高。 結構緊湊。 結構可拆卸。

  缺點

                   操作壓力和溫度相對較低。 流面積小，流速小，處理量小。

  四、板肋換熱器

       

  它是一種更高效、更緊湊、更輕的熱交換器。過去，由于制造成本高，只用于宇航、電子、原子能等少數(shù)部門。它已逐漸用于石化等工業(yè)部門。

       

  板肋熱交換器有多種結構形式，但基本元件相同，即在兩個平行的薄金屬板之間加入波紋或其他形狀的金屬肋，密封兩側，即成為熱交換的基本元件。

       

  優(yōu)點

                   傳熱效率高，溫度控制好。 肋片薄，結構緊湊，體積小。 肋片具有傳熱面和支撐作用，強度高。

  缺點

                   流道狹窄，易堵塞，清洗困難。 隔板和肋片很薄，要求介質不會腐蝕鋁。如果腐蝕，很難修復內部泄漏。 結構復雜，增加了設計難度。

  熱管換熱器

           

  

       

  熱管由一根密封的金屬管制成，用一定量的工作液體去除不凝氣體。工作液體在熱端吸收熱量，沸騰氣化，產生的蒸汽流向冷端冷凝釋放潛熱，冷凝液返回熱端，再次沸騰氣化。如此反復的循環(huán)，熱量不斷地從熱端傳遞到冷端。

       

  熱管傳熱是通過沸騰氣化、蒸汽流動和蒸汽冷凝三個步驟進行的。由于沸騰和冷凝的對流傳熱強度較大，兩端管道表面遠大于管道截面，蒸汽流動阻力損失較小，熱管兩端溫差較小。由于其良好的導熱性，非常適合低溫差傳熱和一些溫度要求較高的場合。

       

  優(yōu)點

                   結構簡單，使用壽命長，工作可靠。 導熱性高，等溫性好。 冷熱兩側的傳熱面積可任意變化，可遠程傳熱，溫度可控。

  缺點

                   耐氧化、耐高溫性差。

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