换热器（heat exchanger），是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，又称热交换器。在化工、石油、动力、食品及其它许多工业生产中占有重要地位，其在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，应用广泛。
一、换热器的分类
1、 按换热器的用途分类
(1)加热器：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)蒸发器：蒸发器用于加热液体，使之蒸发汽化。
(3)冷却器：冷却器用于冷却流体，使之达到所需要的温度。
(4)冷凝器：冷凝器用于冷凝饱和蒸汽，使之放出潜热而凝结液化。
(5)其 他: 预热器、过热器、再沸器等。
2、 按换热器传热面形状和结构分类
(1)管式换热器：管式换热器通过管子壁面进行传热，按传热管的结构不同，可分为列管式换热管、套管式换热器、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：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。
(3)特殊形式换热器：这类换热器是指根据工艺特殊的要求而设计的具有特殊结构的换热器。如回转式换热器、热管式换热器等。
二、 换热器结构与性能特点
（一）管式换热器的结构形式
1.翅片管式换热器
翅片管式换热器又称管翅式换热器。其结构特点是在换热器管的外表面或内表面装有许多翅片，常用的翅片有纵向和横向两类，工业上广泛应用的几种翅片形式如下。
翅片与管表面的连接紧密无间，连接处的接触热阻小，传热效果好。翅片管也可采用整体轧制、整体铸造或机械加工等方法制造。
化工生产中常遇到气体的加热和冷却问题。因气体的对流传热系数很小，所以当与气体换热的另一流体是水蒸汽冷凝或是冷却水时，则气体侧热阻成为传热控制因素。此时要强化传热，就必须增加气体侧的对流传热面积。在换热管的气体侧设置翅片，这样既增大了气体侧的传热面积，又增强了气体湍动程度，减少了气体侧的热阻，从而使气体传热系数提高。
翅片管式换热器作为空气冷却器，在工业上应用很广。用空气代替水冷，不仅可在缺水地区使用，在水源充足的地方，采用空冷也取得了较大的经济效益。
2.管壳式换热器
（1）固定管板式换热器
它由壳体、管束、封头、管板、折流挡板、接管等部件组成。其结构特点是，两块管板分别焊于壳体的两端，管束两端固定在管板上。
优点:结构简单、紧凑。在相同的壳体直径内，排管数最多，旁路最少；每根换热管都可以进行更换，且管内清洗方便。
缺点:壳程不能进行机械清洗；当换热管与壳体的温差较大（大于50℃）时产生温差应力，需在壳体上设置膨胀节，因而壳程压力受膨胀节强度的限制不能太高。
适用范围：固定管板式换热器适用于壳方流体清洁且不易结垢，两流体温差不大或温差较大但壳程压力不高的场合。
（2）浮头式换热器
浮头式换热器浮其结构特点是两端管板之一不与壳体固定连接，可在壳体内沿轴向自由伸缩，该端称为浮头。
优点：当换热管与壳体有温差存在，壳体或换热管膨胀时，互不约束，不会产生温差应力；管束可从壳体内抽出，便于管内和管间的清洗。
缺点：结构较复杂，用材量大，造价高；浮头盖与浮动管板之间若密封不严，发生内漏，造成两种介质的混合。
适用范围：浮头式换热器适用于壳体和管束壁温差较大或壳程介质易结垢的场合。
(3）U 型管式换热器
U 型管式换热器其结构特点是只有一个管板，换热管为 U 型，管子两端固定在同一管板上。管束可以自由伸缩，当壳体与 U 型换热管有温差时，不会产生温差应力。
优点：结构简单，只有一个管板，密封面少，运行可靠，造价低；管束可以抽出，管间清洗方便。
缺点：管内清洗比较困难；由于管子需要有一定的弯曲半径，故管板的利用率较低；管束最内层管间距大，壳程易短路；内层管子坏了不能更换，因而报废率较高。
适用范围：U 型管式换热器适用于管、壳壁温差较大或壳程介质易结垢，而管程介质清洁不易结垢以及高温、高压、腐蚀性强的场合。一般高温、高压、腐蚀性强的介质走管内，可使高压空间减小，密封易解决，并可节约材料和减少热损失。
（二）板式换热器的结构形式
1．平板式换热器
平板式换热器简称板式换热器，其结构如图片所示，由一组波纹金属板组成，板上有四个角孔，供传热的两种液体通过。
金属板片安装在一个侧面有固定板和活动压紧板的框架内，并用夹紧螺栓夹紧。板片上装有密封垫片，将流体通道密封，并且引导流体交替地流至各自的流道内，形成热交换。
优点：结构紧凑，单位体积设备所提供的换热面积大；组装灵活，可根据需要增减板数以调节传热面积；板面波纹使截面变化复杂，流体的扰动作用增强，具有较高的传热效率；拆装方便，有利于维修和清洗。
缺点：处理量小；操作压力和温度受密封垫片材料性能限制而不宜过高。
适用范围：板式换热器适用于经常需要清洗、工作环境要求十分紧凑，工作压力在2.5MPa以下，温度在-35℃~200℃场合。
2．螺旋板式换热器
螺旋板式换热器如图片所示，它是由两张间隔一定的平行薄金属板卷制而成的。
两张薄金属板形成两个同心的螺旋型通道，两板之间焊有定距柱以维持通道间距，在螺旋板两侧焊有盖板。冷、热流体分别通过两条通道，通过薄板进行换热。
优点：螺旋通道中的流体由于惯性离心力的作用和定距柱的干扰，在较低雷诺数下即达到湍流，并且允许选用较高的流速，故传热系数大；由于流速较高，又有惯性离心力的作用，流体中悬浮物不易沉积下来，故螺旋板式换热器不易结垢和堵塞；由于流体的流程长和两流体可进行完全逆流，故可在较小的温差下操作，能充分利用低温热源；结构紧凑，单位体积的传热面积约为管壳式换热器的3倍。
缺点：操作温度和压力不宜太高，操作压力为应低于2.5MPa，温度在400℃以下；因整个换热器为卷制而成，一旦发现泄漏，维修很困难。
3．槽内波纹板式换热器
槽内波纹板式换热器是一种新型高效沉浸式板状热交换器，其传热基本单元为热两块特殊传热薄壁板。其成型方法是按板壳瓦楞扩展传热原理，采用流体非均匀湍动效应计算，传热板之间实现最佳流动状态的流道 结构形式。具有阻力小，传热效率高等特点，可用于加热、保温、干燥、冷凝等多种过程。适用于化学表面处理、涂装工程以及相关工程领域工艺过程中的液-液、气-液交换。
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