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3-5 换热器（45） 传热过程 §5 换热器 换热器的分类 按用途它可分为加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器等。 根据冷、热流体热量交换的原理和方式可分为三大类：混合式、蓄热式、间壁式。 选用换热器的主要内容： （1）各种换热器的性能和特点，以便根据工业要求选用适当的类型。 （2）换热器基本尺寸的确定、传热面积计算以及流体阻力的核算等，以便于在以有系列化标准的换热器中，选定合适的规格。 间壁式换热器应用最多，下面重点讨论此类换热器的类型、计算等。 间壁式换热器的类型 一、夹套换热器 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。 二、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。 间壁式换热器的类型 三、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。 间壁式换热器的类型 四、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。 间壁式换热器的类型 五、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。 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。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。 常用的折流挡板有圆缺形和圆盘形两种 间壁式换热器的类型 列管式温差补偿换热器 壳体内装有管束，管束两端固定在管板上。由于冷热流体温度不同，壳体和管束受热不同，其膨胀程度也不同，如两者温差较大，管子会扭弯，从管板上脱落，甚至毁坏换热器。所以，列管式换热器必须从结构上考虑热膨胀的影响，采取各种补偿的办法，消除或减小热应力。 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。 间壁式换热器的类型 间壁式换热器的类型 列管式换热器的设计和选用 1. 选用步骤 （1）根据工艺任务，计算热负荷； （2）计算平均温度差； 先按单壳程多管程的计算，如果校正系数?0.8，应增加壳程数； （3）依据经验选取总传热系数，估算传热面积； （4）确定冷热流体流经管程或壳程，选定流体流速； 由流速和流量估算单管程的管子根数，由管子根数和估算的传热面积，估算管子长度，再由系列标准选适当型号的换热器。 （5）核算总传热系数； 分别计算管程和壳程的对流传热系数，确定垢阻，求出总传热系数，并与估算的总传热系数进行比较。如果相差较多，应重新估算。 （6）计算传热面积。 根据计算的总传热系数和平均温度差，计算传热面积，并与选定的换热器传热面积相比，应有10%~25%的裕量。  2. 选用换热器中的有关问题 （1）流体流经管程或壳程的选择原则 原则：传热效果好；结构简单；清洗方便。 1)不洁净或易结垢的液体宜在管程，因管内清洗方便。 2)腐蚀性流体宜在管程，以免管束和壳体同时受到腐蚀。 3)压力高的流体宜在管内，以免壳体承受压力。 4)饱和蒸汽宜走壳程，饱和蒸汽比较清洁，而且冷凝液容易排出。 5)流量小而粘度大的流体一般以壳程为宜。 6)需要被冷却物料一般选壳程，便于散热。 （2）流体的流速 流体在管程或壳程中的流速，不仅直接影响表面传热系数，而且影响污垢热阻，从而影响传热系数的大小，特别对于含有泥沙等较易沉积颗粒的流体，