浙江大学本科生课程化工原理 第五章 传热过程计算与换热器 1/16
第五章 传热过程计算与换热器幻灯片 4目录
§ 5.3 间壁式换热器
§ 5.3.1列管式换热器（管壳式换热器）
§ 5.3.2其它类型的换热器
§ 5.3.3传热过程的强化浙江大学本科生课程化工原理 第五章 传热过程计算与换热器 2/16
板式：螺旋板式等式、热管等套管式、列管式、蛇管管式按结构分为,
再沸器蒸发器冷凝器冷却器加热器按用途分为
§ 5.3 间壁式换热器管壳式换热器是一种传统的、应用最广泛的热交换设备。
由于它结构坚固，且能选用多种材料制造，故适应性极强，
尤其在高温、高压和大型装置中得到普遍应用。
浙江大学本科生课程化工原理 第五章 传热过程计算与换热器 3/16
壳体、管板、管束、顶盖 （封头）、挡板
纵向横向
§ 5.3.1列管式换热器 （ 管壳式换热器 ）
一、构造浙江大学本科生课程化工原理 第五章 传热过程计算与换热器 4/16
壳体、管板、管束、顶盖 （封头）、挡板
纵向横向
§ 5.3.1列管式换热器 （ 管壳式换热器 ）
一、构造浙江大学本科生课程化工原理 第五章 传热过程计算与换热器 5/16
温度补偿问题,
T
1
t
0
（环境）
T
w
T
t
1
t
2
T
2
列管式
t
t
w
A
TT
A
tT
Q ww
10
0
11
损
§ 5.3.1列管式换热器 （ 管壳式换热器 ）
思考：
如何判断壁温 tw,Tw接近哪一个温度？ T,tor t0？
温差在 50℃ 以上时,要考虑温度补偿问题
A
tt
A
tT
Q ww
21
11
温度补偿问题：
换热器两端管板和壳体是连为一体的。
其特点是结构简单、制造成本低，适用于壳体和管束温差小、管外物料比较清洁、不易结垢的场合。
当壳体和管子之间的温差较大 (60~70℃ )且壳体承受压力不太高时，可采用补偿圈（又称膨胀节）。
补偿圈补偿 -----固定管板式换热器浙江大学本科生课程化工原理 第五章 传热过程计算与换热器 7/16
温度补偿问题：
浮头补偿 ------浮头式换热器
U型管补偿 ------U型管式换热器一端管板用法兰与壳体连接固定，另一端在壳体中自由伸缩，整个管束可以由壳体中拆卸出来。
适用于壳体与管束间温差大且需经常进行管内外清洗的场合。
用于壳体与管子间温差大的场合，但管内清洗比较困难。
浙江大学本科生课程化工原理 第五章 传热过程计算与换热器 8/16
已知,换热任务 （一种流体的进、出口温度、流量）
设计内容：
冷却剂或加热剂的选定：
冷、热流体的走向：
管径、管长、管数常用的冷却剂有：水、空气、液氨等常用的加热剂有：水蒸汽、热空气、烟道气、热油、联苯混合物等一般原则：
①不洁净的或易结垢的流体 - - - - -
②腐蚀性流体 - - - - - -
③压力高的 - - - -
④温度远高于环境的或远低于环境的流体 - - - - -
⑤蒸汽 - - - -
⑥粘度大的或流量较小的流体 - - - -
易于清洗侧管程管程管程壳程（便于排放冷凝液及不凝性气体）
壳程
§ 5.3.1列管式换热器 （ 管壳式换热器 ）
二、选用、设计原则浙江大学本科生课程化工原理 第五章 传热过程计算与换热器 9/16
根据换热任务，选定一些参数，如流速,K 等试算 A
初选换热器型号及规格校核 K,A
设计方法及步骤：
§ 5.3.1列管式换热器 （ 管壳式换热器 ）
浙江大学本科生课程化工原理 第五章 传热过程计算与换热器 10/16
强化管式换热器：
翅片管式 ------横向传热面积大,传热效率高,总传热系数为光管的四至八倍 。
§ 5.3.2其它类型的换热器浙江大学本科生课程化工原理 第五章 传热过程计算与换热器 11/16
浙江大学本科生课程化工原理 第五章 传热过程计算与换热器 12/16
板式换热器
§ 5.3.2其它类型的换热器板式换热器是由一组波纹金属板组成,板上有孔,供传热的两种流体通过,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,
板式换热器作为一种新型、高效、
节能的换热设备已越来越在众多领域广泛应用,并且有逐步取代其它类型之趋势,
浙江大学本科生课程化工原理 第五章 传热过程计算与换热器 13/16
螺旋板换热器：
▲ 传热效率高传热效率为列管式换热器的
1~3倍
▲阻力小以较低的压力损失，处理大容量蒸气或气体；有自清刷能力，因其介质呈螺旋形流动，污垢不易沉积；清洗容易，可用蒸气或碱液冲洗，简单易行，适合安装清洗装置；
介质走单通道，允许流速比其它换热器高。
浙江大学本科生课程化工原理 第五章 传热过程计算与换热器 14/16
冷入 冷出热入 热出浙江大学本科生课程化工原理 第五章 传热过程计算与换热器 15/16
冷入冷出 热入热出浙江大学本科生课程化工原理 第五章 传热过程计算与换热器 16/16
mtKAQ
（ 1 ） 采用逆流流动
（ 2 ） 提高加热剂温度或降低冷却剂温度，但这种方法将受到工艺条件的限制。
1,提高 mt? - - -- - 程度有限，一般不可随意改变
2,增大 A - - -- 设计时可以，操作时不易改变
3,提高 K
22
21
11
111
AhRakA
bRa
AhKA m
要设法减小热阻较大项，才能有效地提高 K 值。
§ 5.3.3传热过程的强化强化传热目的：
用较少的传热面积或较小的设备完成同样的传热任务 （ 设计 ）,或力求使换热设备在单位时间,单位面积传递的热量尽可能地大 。
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§ 5.3 间壁式换热器
§ 5.3.1列管式换热器（管壳式换热器）
§ 5.3.2其它类型的换热器
§ 5.3.3传热过程的强化浙江大学本科生课程化工原理 第五章 传热过程计算与换热器 2/16
板式：螺旋板式等式、热管等套管式、列管式、蛇管管式按结构分为,
再沸器蒸发器冷凝器冷却器加热器按用途分为
§ 5.3 间壁式换热器管壳式换热器是一种传统的、应用最广泛的热交换设备。
由于它结构坚固，且能选用多种材料制造，故适应性极强，
尤其在高温、高压和大型装置中得到普遍应用。
浙江大学本科生课程化工原理 第五章 传热过程计算与换热器 3/16
壳体、管板、管束、顶盖 （封头）、挡板
纵向横向
§ 5.3.1列管式换热器 （ 管壳式换热器 ）
一、构造浙江大学本科生课程化工原理 第五章 传热过程计算与换热器 4/16
壳体、管板、管束、顶盖 （封头）、挡板
纵向横向
§ 5.3.1列管式换热器 （ 管壳式换热器 ）
一、构造浙江大学本科生课程化工原理 第五章 传热过程计算与换热器 5/16
温度补偿问题,
T
1
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（环境）
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§ 5.3.1列管式换热器 （ 管壳式换热器 ）
思考：
如何判断壁温 tw,Tw接近哪一个温度？ T,tor t0？
温差在 50℃ 以上时,要考虑温度补偿问题
A
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温度补偿问题：
换热器两端管板和壳体是连为一体的。
其特点是结构简单、制造成本低，适用于壳体和管束温差小、管外物料比较清洁、不易结垢的场合。
当壳体和管子之间的温差较大 (60~70℃ )且壳体承受压力不太高时，可采用补偿圈（又称膨胀节）。
补偿圈补偿 -----固定管板式换热器浙江大学本科生课程化工原理 第五章 传热过程计算与换热器 7/16
温度补偿问题：
浮头补偿 ------浮头式换热器
U型管补偿 ------U型管式换热器一端管板用法兰与壳体连接固定，另一端在壳体中自由伸缩，整个管束可以由壳体中拆卸出来。
适用于壳体与管束间温差大且需经常进行管内外清洗的场合。
用于壳体与管子间温差大的场合，但管内清洗比较困难。
浙江大学本科生课程化工原理 第五章 传热过程计算与换热器 8/16
已知,换热任务 （一种流体的进、出口温度、流量）
设计内容：
冷却剂或加热剂的选定：
冷、热流体的走向：
管径、管长、管数常用的冷却剂有：水、空气、液氨等常用的加热剂有：水蒸汽、热空气、烟道气、热油、联苯混合物等一般原则：
①不洁净的或易结垢的流体 - - - - -
②腐蚀性流体 - - - - - -
③压力高的 - - - -
④温度远高于环境的或远低于环境的流体 - - - - -
⑤蒸汽 - - - -
⑥粘度大的或流量较小的流体 - - - -
易于清洗侧管程管程管程壳程（便于排放冷凝液及不凝性气体）
壳程
§ 5.3.1列管式换热器 （ 管壳式换热器 ）
二、选用、设计原则浙江大学本科生课程化工原理 第五章 传热过程计算与换热器 9/16
根据换热任务，选定一些参数，如流速,K 等试算 A
初选换热器型号及规格校核 K,A
设计方法及步骤：
§ 5.3.1列管式换热器 （ 管壳式换热器 ）
浙江大学本科生课程化工原理 第五章 传热过程计算与换热器 10/16
强化管式换热器：
翅片管式 ------横向传热面积大,传热效率高,总传热系数为光管的四至八倍 。
§ 5.3.2其它类型的换热器浙江大学本科生课程化工原理 第五章 传热过程计算与换热器 11/16
浙江大学本科生课程化工原理 第五章 传热过程计算与换热器 12/16
板式换热器
§ 5.3.2其它类型的换热器板式换热器是由一组波纹金属板组成,板上有孔,供传热的两种流体通过,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,
板式换热器作为一种新型、高效、
节能的换热设备已越来越在众多领域广泛应用,并且有逐步取代其它类型之趋势,
浙江大学本科生课程化工原理 第五章 传热过程计算与换热器 13/16
螺旋板换热器：
▲ 传热效率高传热效率为列管式换热器的
1~3倍
▲阻力小以较低的压力损失，处理大容量蒸气或气体；有自清刷能力，因其介质呈螺旋形流动，污垢不易沉积；清洗容易，可用蒸气或碱液冲洗，简单易行，适合安装清洗装置；
介质走单通道，允许流速比其它换热器高。
浙江大学本科生课程化工原理 第五章 传热过程计算与换热器 14/16
冷入 冷出热入 热出浙江大学本科生课程化工原理 第五章 传热过程计算与换热器 15/16
冷入冷出 热入热出浙江大学本科生课程化工原理 第五章 传热过程计算与换热器 16/16
mtKAQ
（ 1 ） 采用逆流流动
（ 2 ） 提高加热剂温度或降低冷却剂温度，但这种方法将受到工艺条件的限制。
1,提高 mt? - - -- - 程度有限，一般不可随意改变
2,增大 A - - -- 设计时可以，操作时不易改变
3,提高 K
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要设法减小热阻较大项，才能有效地提高 K 值。
§ 5.3.3传热过程的强化强化传热目的：
用较少的传热面积或较小的设备完成同样的传热任务 （ 设计 ）,或力求使换热设备在单位时间,单位面积传递的热量尽可能地大 。
