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基础知识—换热器 换 热 设 备 换热器的工业背景 ? 在工业生产中，为了实现物料之间热量传递 过程的一种设备，统称为换热器。换热器作 为工艺过程中必不可少的单元设备，广泛地 应用于石油、化工、动力、机械、冶金等工 程领域中。据统计，在化工厂的建设中，换 热器约占总投资的 10 ％～ 20 ％。在现代石油 化工企业中换热器投资约占建设总投资的 30% ～ 40% 。由此可见，换热器对整个企业 的建设投资及经济效益有着很重要的影响。 换 热 器 分 类 换热器 板 式 管 式 管 壳 式 板 片 式 螺 旋 板 式 板 翅 式 套 管 式 盘 管 式 排 管 式 固 定 管 板 式 填 料 函 式 U 型 管 式 浮 头 式 ? 固定管板换热器的两端管板，采用焊接方法与壳体连接固定。其结构简 单，制造成本低，能得到最小的壳体内径，管程可分成多样，规格范围 广，故在工程中广泛应用。缺点是壳程不能清洗，检查困难，对于较脏 或有腐蚀性的介质不能采用。它宜用于壳体与管子温差小，壳程压力不 高以及壳程结垢不严重或能用化学清洗的场合。在热膨胀之差较大时， 可在壳体上设置膨胀节，以减少因温差产生的热应力。 固定管板换热器 带膨胀节的列管换热器 ? 浮头式换热器一端管板与壳体固定，而另一端的管板可以在壳体内 自由浮动。壳体和管子对热膨胀是自由的，当两种介质的温差较大 时，管束与壳体之间不产生温差应力。浮头端设计成可拆结构，使 管束可以容易地插入或抽出，这样为检修、清洗提供了方便。但结 构较复杂，而且浮头端小盖在操作时无法知道泄漏情况，所以在安 装时要特别注意其密封。 浮头式 管程分布： ? U 形管换热器是将管子弯成 U 形，管子两端固定在同一块管板上。由于壳体与管子 分开，可以不考虑热膨胀。因 U 形管式所以结构简单，造价比其他换热器便宜，管 束可以从壳换热器仅有一块管板，且无浮头，体内抽出管外便于清洗，但管内清 洗比较困难，所以管内的介质必须清洁或不易结垢的物料。缺点：由于管束中心 部分存在空隙，所以流体易走短路，影响传热效果。 U 形管的弯管部分曲率不同， 管子长度不一，因而物料分布不如固定管板式换热器均匀。 U 形管式换热器一般用 于高温高压的情况下，当使用在压力较高的环境时，弯管段的壁厚要加厚，弥补 弯管后管壁的减薄。 U 型管换热器 空气冷却器 翅片管结构示意图： 翅片的作用： 风机：提高空气流速。 优点：省水。 缺点：设备庞大，消耗动 力。 空气冷却器的特点： 增加传热面积及管外 流体的湍动程度。