十一种换热器工作原理和特点图文讲解

一、换热器

每根管子都弯成U形，固定在同一侧管板上，每根管可以自由伸缩，也是为了消除热应力。

性能特点：

（1）优点

此类换热器的特点是管束可以自由伸缩，不会因管壳之间的温差而产生热应力，热补偿性能好；

管程为双管程，流程较长，流速较高，传热性能较好；

承压能力强；

管束可从壳体内抽出，便于检修和清洗，且结构简单，造价便宜。

（2）缺点

是管内清洗不便，管束中间部分的管子难以更换，又因最内层管子弯曲半径不能太小，在管板中心部分布管不紧凑， 所以管子数不能太多，且管束中心部分存在间隙，使壳程流体易于短路而影响壳程换热。

此外，为了弥补弯管后管壁的减薄，直管部分需用壁较厚的管子。这就影响了它的使用场合，仅宜用于管壳壁温相差较大，或壳程介质易结垢而管程介质清洁及不易结垢，高温、高压、腐蚀性强的情形。

沉浸式蛇管换热器以蛇形管作为传热元件的换热器，是间壁式换热器种类之一。根据管外流体冷却方式的不同，蛇管式换热器又分为沉浸式和喷淋式。

（1）优点

这是一种古老的换热设备。它结构简单，制造、安装、清洗和维修方便，便于防腐，能承受高压，价格低廉，又特别适用于高压流体的冷却、冷凝，所以现代仍得到广泛应用。

（2）缺点

由于容器体积比管子的体积大得多、笨重、单位传热面积金属耗量多，因此管外流体的表面传热系数较小。为提高传热系数，容器内可安装搅拌器。

冷流体走管内，热流体经折流板走管外，冷、热流体通过间壁换热。

性能特点：

列管式换热器的结构比较简单、紧凑、造价便宜，但管外不能机械清洗。此种换热器管束连接在管板上，管板分别焊在外壳两端，并在其上连接有顶盖，顶盖和壳体装有流体进出口接管。通常在管外装置一系列垂直于管束的挡板。同时管子和管板与外壳的连接都是刚性的，而管内管外是两种不同温度的流体。因此，当管壁与壳壁温差较大时，由于两者的热膨胀不同，产生了很大的温差应力，以至管子扭弯或使管子从管板上松脱，甚至毁坏换热器。

为了克服温差应力必须有温差补偿装置，一般在管壁与壳壁温度相差50℃以上时，为安全起见，换热器应有温差补偿装置。但补偿装置（膨胀节）只能用在壳壁与管壁温差低于60～70℃和壳程流体压强不高的情况。一般壳程压强超过0.6MPa时，由于补偿圈过厚，难以伸缩，失去温差补偿的作用，就应考虑其它结构。

由两块相互平行的钢板，卷制成相互隔开的螺旋形流道。螺旋板的两端焊有盖板。冷热流体分别在两流道内流动。

性能特点：

（1）传热效率高（性能好）

一般认为螺旋板式换热器的传热效率为列管式换热器的1～3倍。等截面单通道不存在流动死区，定距柱及螺旋通道对流动的扰动降低了流体的临界雷诺数，水-水换热时，螺旋板式换热器的传热系数最大可达3000W/（㎡·K）。

（2）有效回收低温热能

螺旋板式换热器由两张卷制而成，进行余热回收，充分利用低温热能。

（3）运行可靠性强

不可拆式螺旋板式换热器螺旋通道的端面采用焊接密封，因而具有较高的密封性，保证两种工作介质不混合。

（4）阻力小

在壳体上的接管采用切向结构。比较低的压力损失，处理大容量蒸汽或气体；有自清刷能力，因其介质呈螺旋型流动，污垢不易沉积；清洗容易，可用蒸汽或碱液冲洗，简单易行，适合安装清洗装置；介质走单通道，允许流速比其他换热器高。

（5）可多台组合使用

单台设备不能满足使用要求时，可以多台组合使用。但组合时，必须符合下列规定：并联组合、串联组合，设备和通道间距相同。混合组合：一个通道并联，一个通道串联。

热流体在裸露的管中流过，冷却水喷淋流过蛇管。

性能特点：

这种换热器是将换热管成排地固定在钢架上，热流体在管内流动，冷却水从上方喷淋装置均匀淋下，故也称喷淋式冷却器。喷淋式换热器的管外是一层湍动程度较高的液膜，管外给热系数较沉浸式增大很多。

另外，这种换热器大多放置在空气流通之处，冷却水的蒸发亦带走一部分热量，可起到降低冷却水温度，增大传热推动力的作用。因此，和沉浸式相比，喷淋式换热器的传热效果大有改善。

一根密封的金属管子，管内壁覆盖一层有毛细结构材料作成的芯网，其中间是空的。管内装有一定量的热载体（如液氨、氟利昂等），被气化，流向冷端，蒸汽在冷端被冷凝，放出汽化潜热，而加热了冷流体。冷凝液又流回热端，如此反复。

性能特点：

（1）热管换热器可以通过换热器的中隔板使冷热流体完全分开，在运行过程中，单根热管因为磨损、腐蚀、超温等原因发生破坏时，基本不影响换热器运行。热管换热器用于易然、易爆、腐蚀性强的流体，换热场合具有很高的可靠性。

（2）热管换热器的冷、热流体完全分开流动，可以比较容易的实现冷、热流体的逆流换热。冷热流体均在管外流动，由于管外流动的换热系数远高于管内流动的换热系数，用于品位较低的热能回收场合非常经济。

（3）对于含尘量较高的流体，热管换热器可以通过结构的变化、扩展受热面等形式，解决换热器的磨损和堵灰问题。

（4）热管换热器用于带有腐蚀性的烟气余热回收时，可以通过调整蒸发段、冷凝段的传热面积来调整热管管壁温度，使热管尽可能避开最大的腐蚀区域。