管壳式换热器

又称列管式换热器,主要由壳体、管束、管板(又称花板) 和封头等部件组成。管壳式换热器的管子是传热元件,管子尺寸的大小对传热有很大的影响。传热管在壳体内有不同的排列方式(有正三角形和正方形排列) 。传热管两端通过焊接或胀接固定在管板上,管板分别焊在外壳的两端,即管板与壳体是刚性连接。沿着管长方向,常常装有一系列垂直于管束的挡板,即折流板。换热器进行换热时,一种流体由连接在管板上的封头的进口管进入,通过平行管束的管内,从另一端封头出口接管流出,称为管程。另一种流体则由壳体的接管进入,在壳体与管束间的空隙处流过,而由另一接管流出,称为壳程。管束的表面积即为传热面积。流体一次通过管程的称为单管程,一次通过壳程的称为单壳程。换热管束可根据需要做成单程、双程或多程。

管壳式换热器易腐蚀，经过对列管与管板连接处的仔细观察（如下图所示），发现腐蚀情况在列管与管板连接处较严重，并且主要位于列管入口端约5cm范围内、管内壁腐蚀具有方向性和不均匀性，呈漏斗形。

套管式换热器

盘管式换热器，广泛应用于生物制药、化工、燃料电池及半导体等行业。如注射水加热及冷却、洁净蒸汽冷凝及冷却、高洁净液体的温度控制、产品取样及需加热或冷却的工艺设备。套管式换热器由内外两段管子同时盘卷加工而成。独特紧凑的结构防止热疲劳，增加传热效率并减少外型尺寸。尤其适合于高温高压及低流速的应用。主要特点：管程及壳程液体间无任何交错污染，小体积大传热面积。

板式换热器

板式换热器的结构比较简单,它由板片、密封垫片、固定压紧板、活动压紧板、压紧螺柱和螺母、上下导杆、前支柱等零部件组成。压紧板、导杆、压紧装置、前支柱统称为板式换热器的框架。按一定规律排列的所有板片,称为板束。其零部件之少,通用性之高,是任何换热器所不能比拟的。密封垫片粘贴在板片的垫片槽内。粘贴好垫片的板片,按一定的顺序置于固定压紧板和活动压紧板之间,用压紧螺柱将固定压紧板、板片和活动压紧板夹紧。板片被叠压在一起时,板片角隅处的孔形成连续通道或导管,使介质从进口进入板叠,并分布到板片的狭窄道中。因为板片上的密封垫的排列及板片按“A”板和“B”板交替排列,故两种介质交替进入狭窄通道。例如热介质在奇数通道之间,而冷介质在偶数通道之间,从而板片使这两种介质隔开。在大多数情况下,介质按逆向流动。在通过设备流动过程中,较热的介质将一定的热能给予板片,板片立即释放热能,将它传给另一侧较冷的介质。较热的介质温度降低,而较冷的介质温度升高。 板片是板式换热器的核心元件,冷、热流体的换热都发生在板片上,所以它是传热元件,另外它又承受两侧的压力差。板片按波纹的几何形状分有水平平直波纹、人字形波纹、斜波纹等类型。垫片是板式换热器另一个关键的零件。板式换热器的工作温度实质上就是垫片能承受的温度,板式换热器的工作压力也相当程度上受到垫片的制约。板片很薄、刚性差,只能采用弹性材料制作的密封垫片,从板式换热器结构分析,密封周边的长度是换热面积的6-8 倍,超过了任何其他类型的换热器。

板壳式换热器由压力容器外壳与传热板束两部分组成。板壳式换热器的壳体外形与管壳式换热器类似,外壳承受操作介质压力,但没有管壳式换热器上常用的设备大法兰。传热板束由数百个不锈钢波纹板片两两正反焊接而成,悬挂于壳体中。冷流体由设备底部进入板束板程,由设备顶部流出。热流体由设备上侧进入板束壳程,由设备下侧流出两流体在板束中呈全逆流换热。板片流道设计成波纹状,相邻板片走向相反,板片间相互交叉的波纹顶端形成接触点,用以承受冷热流体换热介质的压差。板片流道可根据操作要求和介质的性质,设计成各种当量直径和形状。单台换热面积一般大于800 m2 ,最大已达15 000 m2 。大型板壳式换热器板片单板尺寸大,最大达10 000 mm ×1 200 mm ,当板片单片面积达到10 m2 以上时,采用水下爆炸成型。

各种换热器污垢系数

板式换热器由于板间流体的剧烈湍动,杂质不易沉积和不锈钢制造的板面光滑,易清洗,所以板式换热器的污垢系数比管壳式换热器的污垢系数小得多。板壳式换热器由于换热过程处于强烈的湍流状态,高剪切力抑制了板画上污垢的形成,流体在波纹形通道内的停留时间均匀,所以其结垢倾向远低于管壳式换热器。

各种换热器的热损失

板式换热器由于仅仅是板片周围暴露在大气中,热损失仅占总传热量的1 %左右,不需要采用保温层。板壳式换热器虽然波纹板通道内的局部阻力比光滑表面要大,但由于板片数目多,并列的通道数目较多,再加上通道长度较短,所以其阻力损失较小。