福州大学化工原理电子教案传热 67换热器 换热器是化工、石油、食品及其他许多工业部门的通用设备,在生产中占有重要地位。化工生产中, 换热器可作为加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器等,应用甚为广泛。由于生产规模、物料的性质 传热的要求等各不相同,故换热器的类型也是多种多样。根据冷、热流体热量交换的原理和方式基本上可 分为三大类:混合式、蓄热式、间壁式 671直接接触式(混合式 在这类换热器中,冷热两种流体通过直接混合进行热量交换。在工艺上允许两种流体相互混合的情况 下,这是比较方便和有效的,且其结构比较简单。直接接触式换热器常用于气体的冷却或水蒸汽的冷凝。 6.72蓄热式 蓄热式换热器又称为蓄热器,它主要由热容量较大的蓄热室构成,室中可填耐火砖或金属带等作为填 料。当冷、热两种流体交替地通过冋一蓄热室时,即可通过填料将得自热流体的热量,传递给冷流体,达 到换热的目的。这类换热器的结构简单,且可耐高温,常用于气体的余热及其冷量的利用。其缺点是设备 体积较大,而且两种流体交替时难免有一定程度的混合。 673间壁式 这一类换热器的特点是在冷热两种流体之间用一金属壁(或石墨等导热性好的非金属)隔开,以使两 种流体在不相混合的情况下进行热量交换。由于在三类换热器中,间壁式换热器应用最多,因此下面重点 讨论间壁式换热器 (1)夹套式换热器 结构:夹套装在容器外部,在夹套和容器壁之间形成密闭空间,成为一种流体的通道。 优点:结构简单,加工方便 缺点:传热面积A小,传热效率低。 用途:广泛用于反应器的加热和冷却 为了提高传热效果,可在釜内加搅拌器或蛇管和外循环。 (2)沉浸式蛇管换热器 结构:蛇管一般由金属管子弯绕而制成,适应容器所需要的形状,沉浸在容器内,冷热流体在管内外 进行换热 优点:结构简单,便于防腐,能承受高压 缺点:传热面积不大,蛇管外对流传热系数小, 为了强化传热,容器内加搅拌 (3)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。 用途:用于冷却或冷凝管内液体 (4)套管式换热器 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。 (5)列管式换热器(管壳式换热器) 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。主要由壳 体、管東、管板、折流挡板和封头等组成。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。福州大学化工原理电子教案 传热 - 1 - 6.7 换热器 换热器是化工、石油、食品及其他许多工业部门的通用设备，在生产中占有重要地位。化工生产中， 换热器可作为加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器等，应用甚为广泛。由于生产规模、物料的性质、 传热的要求等各不相同，故换热器的类型也是多种多样。根据冷、热流体热量交换的原理和方式基本上可 分为三大类：混合式、蓄热式、间壁式。 6.7.1 直接接触式（混合式） 在这类换热器中，冷热两种流体通过直接混合进行热量交换。在工艺上允许两种流体相互混合的情况 下，这是比较方便和有效的，且其结构比较简单。直接接触式换热器常用于气体的冷却或水蒸汽的冷凝。 6.7.2 蓄热式 蓄热式换热器又称为蓄热器，它主要由热容量较大的蓄热室构成，室中可填耐火砖或金属带等作为填 料。当冷、热两种流体交替地通过同一蓄热室时，即可通过填料将得自热流体的热量，传递给冷流体，达 到换热的目的。这类换热器的结构简单，且可耐高温，常用于气体的余热及其冷量的利用。其缺点是设备 体积较大，而且两种流体交替时难免有一定程度的混合。 6.7.3 间壁式 这一类换热器的特点是在冷热两种流体之间用一金属壁（或石墨等导热性好的非金属）隔开，以使两 种流体在不相混合的情况下进行热量交换。由于在三类换热器中，间壁式换热器应用最多，因此下面重点 讨论间壁式换热器。 （1）夹套式换热器 结构：夹套装在容器外部，在夹套和容器壁之间形成密闭空间，成为一种流体的通道。 优点：结构简单，加工方便。 缺点：传热面积 A 小，传热效率低。 用途：广泛用于反应器的加热和冷却。 为了提高传热效果，可在釜内加搅拌器或蛇管和外循环。 （2）沉浸式蛇管换热器 结构：蛇管一般由金属管子弯绕而制成，适应容器所需要的形状，沉浸在容器内，冷热流体在管内外 进行换热。 优点：结构简单，便于防腐，能承受高压。 缺点：传热面积不大，蛇管外对流传热系数小， 为了强化传热，容器内加搅拌。 （3）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。 用途：用于冷却或冷凝管内液体。 （4）套管式换热器 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。 （5）列管式换热器（管壳式换热器） 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。主要由壳 体、管束、管板、折流挡板和封头等组成。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