第一篇：列管式換熱器的選用與設計原則

5.7.3 列管式換熱器的選用與設計原則

換熱器的設計即是通過傳熱過程計算確定經濟合理的傳熱面積以及換熱器的結構尺寸，以完成生產工藝中所要求的傳熱任務。換熱器的選用也是根據生產任務，計算所需的傳熱面積，選擇合適的換熱器。由于參與換熱流體特性的不同，換熱設備結構特點的差異，因此為了適應生產工藝的實際需要，設計或選用換熱器時需要考慮多方面的因素，進行一系列的選擇，并通過比較才能設計或選用出經濟上合理和技術上可行的換熱器。本節將以列管式換熱器為例，說明換熱器選用或設計時需要考慮的問題。

一、流體通道的選擇

流體通道的選擇可參考以下原則進行：

1． 不潔凈和易結垢的流體宜走管程，以便于清洗管子；

2． 腐蝕性流體宜走管程，以免管束和殼體同時受腐蝕，而且管內也便于檢修和清洗； 3． 高壓流體宜走管程，以免殼體受壓，并且可節省殼體金屬的消耗量；

4． 飽和蒸汽宜走殼程，以便于及時排出冷凝液，且蒸汽較潔凈，不易污染殼程； 5． 被冷卻的流體宜走殼程，可利用殼體散熱，增強冷卻效果； 6． 有毒流體宜走管程，以減少流體泄漏；

7． 粘度較大或流量較小的流體宜走殼程，因流體在有折流板的殼程流動時，由于流體流向和流速不斷改變，在很低的雷諾數（Re<100）下即可達到湍流，可提高對流傳熱系數。但是有時在動力設備允許的條件下，將上述流體通入多管程中也可得到較高的對流傳熱系數。

在選擇流體通道時，以上各點常常不能兼顧，在實際選擇時應抓住主要矛盾。如首先要考慮流體的壓力、腐蝕性和清洗等要求，然后再校核對流傳熱系數和阻力系數等，以便作出合理的選擇。

二、流體流速的選擇

換熱器中流體流速的增加，可使對流傳熱系數增加，有利于減少污垢在管子表面沉積的可能性，即降低污垢熱阻，使總傳熱系數增大。然而流速的增加又使流體流動阻力增大，動力消耗增大。因此，適宜的流體流速需通過技術經濟核算來確定。充分利用系統動力設備的允許壓降來提高流速是換熱器設計的一個重要原則。在選擇流體流速時，除了經濟核算以外，還應考慮換熱器結構上的要求。

表5-4給出工業上的常用流速范圍。除此之外，還可按照液體的粘度選擇流速，按材料選擇容許流速以及按照液體的易燃、易爆程度選擇安全允許流速。

三、流體兩端溫度的確定

若換熱器中冷、熱流體的溫度都由工藝條件所規定，則不存在確定流體兩端溫度的問題。若其中一流體僅已知進口溫度，則出口溫度應由設計者來確定。例如用冷水冷卻一熱流體，冷水的進口溫度可根據當地的氣溫條件作出估計，而其出口溫度則可根據經濟核算來確定：為了節省冷水量，可使出口溫度提高一些，但是傳熱面積就需要增加；為了減小傳熱面積，則需要增加冷水量。兩者是相互矛盾的。一般來說，水源豐富的地區選用較小的溫差，缺水地區選用較大的溫差。不過，工業冷卻用水的出口溫度一般不宜高于45℃，因為工業用水中所含的部分鹽類（如CaCO3、CaSO4、MgCO3和MgSO4等）的溶解度隨溫度升高而減小，如出口溫度過高，鹽類析出，將形成傳熱性能很差的污垢，而使傳熱過程惡化。如果是用加熱介質加熱冷流體，可按同樣的原則選擇加熱介質的出口溫度。

四、管徑、管子排列方式和殼體直徑的確定

小直徑管子能使單位體積的傳熱面積大，因而在同樣體積內可布置更多的傳熱面?；蛘哒f，當傳熱面積一定時，采用小管徑可使管子長度縮短，增強傳熱，易于清洗。但是減小管徑將使流動阻力增加，容易積垢。對于不清潔、易結垢或粘度較大的流體，宜采用較大的管徑。因此，管徑的選擇要視所用材料和操作條件而定，總的趨向是采用小直徑管子。

管長的選擇是以合理使用管材和清洗方便為原則。國產管材的長度一般為6m，因此管殼式換熱器系列標準中換熱管的長度分為1.5、2、3或6m幾種，常用3m或6m的規格。長管不易清洗，且易彎曲。此外，管長L與殼體D的比例應適當，一般L/D=4～6。

管子的排列方式有等邊三角形、正方形直列和正方形錯列三種。等邊三角形排列比較緊湊，管外流體湍動程度高，對流傳熱系數大；正方形直列比較松散，對流傳熱系數較三角形排列時低，但管外壁清洗方便，適用

于殼程流體易結垢的場合；正方形錯列則介于上述兩者之間，對流傳熱系數較直列高。

管子在管板上的間距t跟管子與管板的連接方式有關：脹管法一般取t=（1.3～1.5）do，且相鄰兩管外壁的間距不小于6mm；焊接法取t=1.25do。

換熱器殼體內徑應等于或稍大于管板的直徑。通常是根據管徑、管數、管間距及管子的排列方式用作圖法確定。

五、管程和殼程數的確定

當流體的流量較小而所需的傳熱面積較大時，需要管數很多，這可能會使流速降低，對流傳熱系數減小。為了提高流速，可采用多管程。但是管程數過多將導致流動阻力增大，平均溫差下降，同時由于隔板占據一定面積，使管板上可利用的面積減少。設計時應綜合考慮。采用多管程時，一般應使各程管數大致相同。

當列管式換熱器的溫差修正系數 時，可采用多殼程，如殼體內安裝與管束平行的隔板。但由于在殼體內縱向隔板的制造、安裝和檢修都比較困難，故一般將殼體分為兩個或多個，將所需總管數分裝在直徑相等而較小的殼體中，然后將這些換熱器串聯使用，如圖5-23所示。

六、折流板

折流板又稱折流擋板，安裝折流板的目的是為了提高殼程流體的對流傳熱系數。其常用型式有弓形折流板、圓盤形折流板（如圖5-24所示）以及螺旋折流板等。常用型式為弓形折流板。折流板的形狀和間距對殼程流體的流動和傳熱具有重要影響。

通常弓形缺口的高度約為殼體直徑的10%～40%，一般取20%～25%。兩相鄰折流板的間距也需選擇適當，間距過大，則不能保證流體垂直流過管束，流速減小，對流傳熱系數降低；間距過小，則流動阻力增大，也不利于制造和檢修。一般折流板的間距取為殼體內徑的20%～100%。

七、換熱器中傳熱與流體流動阻力計算

有關列管式換熱器的傳熱計算可按已選定的結構型式，按前一章相關內容，根據傳熱過程各個環節分別計算出兩側流體的對流傳熱熱阻及導熱熱阻，得到總傳熱系數，再按本章前述內容進行換熱器傳熱計算。

列管式換熱器中流動阻力計算應按殼程和管程兩個方面分別進行。它與換熱器的結構型式和流體特性有關。一般對特定型式換熱器可按經驗方程計算，計算式比較繁雜，具體內容可參閱有關的換熱器設計教科書或手冊。

八、列管式換熱器的選用和設計的一般步驟：

列管式換熱器的選用和設計計算步驟基本上是一致的，其基本步驟如下：

1．估算傳熱面積，初選換熱器型號

（1）根據傳熱任務，計算傳熱速率；

（2）確定流體在換熱器中兩端的溫度，并按定性溫度計算流體物性；

（3）計算傳熱溫差，并根據溫差修正系數不小于0.8的原則，確定殼程數或調整加熱介質或冷卻介質的終溫；

（4）根據兩流體的溫差，確定換熱器的型式；

（5）選擇流體在換熱器中的通道；

（6）依據總傳熱系數的經驗值范圍，估取總傳熱系數值；

（7）依據傳熱基本方程，估算傳熱面積，并確定換熱器的基本尺寸或按系列標準選擇換熱器的規格；

（8）選擇流體的流速，確定換熱器的管程數和折流板間距。2．計算管程和殼程流體的流動阻力

根據初選的設備規格，計算管程和殼程流體的流動阻力，具體的計算方法可參考文獻[1、3、5]的有關內容。檢查計算結果是否合理和滿足工藝要求。若不符合要求，再調整管程數或折流板間距，或選擇其他型號的換熱器，重新計算流動阻力，直到滿足要求為止。3．計算傳熱系數，校核傳熱面積

計算管程、殼程的對流傳熱系數，確定污垢熱阻，計算傳熱系數和所需的傳熱面積。一般選用換熱器的實際傳熱面積比計算所需傳熱面積大10%～25%，否則另設總傳熱系數，另選換熱器，返回第一步，重新進行校核計算。

上述步驟為一般原則，可視具體情況作適當調整，對設計結果應進行分析，發現不合理處要反復計算。在計

算時應嘗試改變設計參數或結構尺寸甚至改變結構型式，對不同的方案進行比較，以獲得技術經濟性較好的換熱器。

列管式換熱器

列管式換熱器是目前化工及酒精生產上應用最廣的一種換熱器。它主要由殼體、管板、換熱管、封頭、折流擋板等組成。所需材質，可分別采用普通碳鋼、紫銅、或不銹鋼制作。在進行換熱時，一種流體由封頭的連結管處進入，在管流動，從封頭另一端的出口管流出，這稱之管程；另-種流體由殼體的接管進入，從殼體上的另一接管處流出，這稱為殼程

列管式換熱器種類很多，目前廣泛使用的按其溫差補償結構來分，主要有以下幾種：

1． 固定管板式換熱器：

這類換熱器的結構比較簡單、緊湊、造價便宜，但管外不能機械清洗。此種換熱器管束連接在管板上，管板分別焊在外殼兩端，并在其上連接有頂蓋，頂蓋和殼體裝有流體進出口接管。通常在管外裝置一系列垂直于管束的擋板。同時管子和管板與外殼的連接都是剛性的，而管內管外是兩種不同溫度的流體。因此，當管壁與殼壁溫差較大時，由于兩者的熱膨脹不同，產生了很大的溫差應力，以至管子扭彎或使管子從管板上松脫，甚至毀壞換熱器。

為了克服溫差應力必須有溫差補償裝置，一般在管壁與殼壁溫度相差50℃以上時，為安全起見，換熱器應有溫差補償裝置。但補償裝置（膨脹節）只能用在殼壁與管壁溫差低于60～70℃和殼程流體壓強不高的情況。一般殼程壓強超過0.6Mpa時由于補償圈過厚，難以伸縮，失去溫差補償的作用，就應考慮其他結構。

2． 源頭或換熱器：

換熱器的一塊管板用法蘭與外殼相連接，另一塊管板不與外殼連接，以使管子受熱或冷卻時可以自由伸縮，但在這塊管板上連接一個頂蓋，稱之為“浮頭”，所以這種換熱器叫做浮頭式換熱器。其優點是：管束可以拉出，以便清洗；管束的膨脹不變殼體約束，因而當兩種換熱器介質的溫差大時，不會因管束與殼體的熱膨脹量的不同而產生溫差應力。其缺點為結構復雜，造價高。

3． 填料函式換熱器：

這類換熱器管束一端可以自由膨脹，結構比浮頭式簡單，造價也比浮頭式低。但殼程內介質有外漏的可能，殼程中不應處理易揮發、易燃、易爆和有毒的介質。

4． U型管式換熱器：

U形管式換熱器，每根管子都彎成U形，兩端固定在同一塊管板上，每根管子皆可自由伸縮，從而解決熱補償問題。管程至少為兩程，管束可以抽出清洗，管子可以自由膨脹。其缺點是管子內壁清洗困難，管子更換困難，管板上排列的管子少。優點是結構簡單，質量輕，適用于高溫高壓條件。

列管式換熱器的設計計算

1． 流體流徑的選擇

哪一種流體流經換熱器的管程，哪一種流體流經殼程，下列各點可供選擇時參考(以固定管板式換熱器為例)(1)不潔凈和易結垢的流體宜走管內，以便于清洗管子。

(2)腐蝕性的流體宜走管內，以免殼體和管子同時受腐蝕，而且管子也便于清洗和檢修。

(3)壓強高的流體宜走管內，以免殼體受壓。

(4)飽和蒸氣宜走管間，以便于及時排除冷凝液，且蒸氣較潔凈，冷凝傳熱系數與流速關系不大。

(5)被冷卻的流體宜走管間，可利用外殼向外的散熱作用，以增強冷卻效果。

(6)需要提高流速以增大其對流傳熱系數的流體宜走管內，因管程流通面積常小于殼程，且可采用多管程以增大流速。

(7)粘度大的液體或流量較小的流體，宜走管間，因流體在有折流擋板的殼程流動時，由于流速和流向的不斷改變，在低Re(Re>100)下即可達到湍流，以提高對流傳熱系數。

在選擇流體流徑時，上述各點常不能同時兼顧，應視具體情況抓住主要矛盾，例如首先考慮流體的壓強、防腐蝕及清洗等要求，然后再校核對流傳熱系數和壓強降，以便作出較恰當的選擇。

2.流體流速的選擇

增加流體在換熱器中的流速，將加大對流傳熱系數，減少污垢在管子表面上沉積的可能性，即降低了污垢熱

阻，使總傳熱系數增大，從而可減小換熱器的傳熱面積。但是流速增加，又使流體阻力增大，動力消耗就增多。所以適宜的流速要通過經濟衡算才能定出。

此外，在選擇流速時，還需考慮結構上的要求。例如，選擇高的流速，使管子的數目減少，對一定的傳熱面積，不得不采用較長的管子或增加程數。管子太長不易清洗，且一般管長都有一定的標準；單程變為多程使平均溫度差下降。這些也是選擇流速時應予考慮的問題。

3.流體兩端溫度的確定

若換熱器中冷、熱流體的溫度都由工藝條件所規定，就不存在確定流體兩端溫度的問題。若其中一個流體僅已知進口溫度，則出口溫度應由設計者來確定。例如用冷水冷卻某熱流體，冷水的進口溫度可以根據當地的氣溫條件作出估計，而換熱器出口的冷水溫度，便需要根據經濟衡算來決定。為了節省水量，可使水的出口溫度提高些，但傳熱面積就需要加大；為了減小傳熱面積，則要增加水量。兩者是相互矛盾的。一般來說，設計時可采取冷卻水兩端溫差為5～10℃。缺水地區選用較大的溫度差，水源豐富地區選用較小的溫度差。

4.管子的規格和排列方法

選擇管徑時，應盡可能使流速高些，但一般不應超過前面介紹的流速范圍。易結垢、粘度較大的液體宜采用較大的管徑。我國目前試用的列管式換熱器系列標準中僅有φ25×2.5mm及φ19×mm兩種規格的管子。

管長的選擇是以清洗方便及合理使用管材為原則。長管不便于清洗，且易彎曲。一般出廠的標準鋼管長為6m，則合理的換熱器管長應為1.5、2、3或6m。系列標準中也采用這四種管長。此外，管長和殼徑應相適應，一般取L/D為4～6(對直徑小的換熱器可大些)。

如前所述，管子在管板上的排列方法有等邊三角形、正方形直列和正方形錯列等，如第五節中圖4－25所示。等邊三角形排列的優點有:管板的強度高；流體走短路的機會少，且管外流體擾動較大，因而對流傳熱系數較高；相同的殼徑內可排列更多的管子。正方形直列排列的優點是便于清洗列管的外壁，適用于殼程流體易產生污垢的場合；但其對流傳熱系數較正三角排列時為低。正方形錯列排列則介于上述兩者之間，即對流傳熱系數(較直列排列的)可以適當地提高。

管子在管板上排列的間距(指相鄰兩根管子的中心距)，隨管子與管板的連接方法不同而異。通常，脹管法取t=(1.3～1.5)do，且相鄰兩管外壁間距不應小于6mm，即t≥(d+6)。焊接法取t=1.25do。

5.管程和殼程數的確定 當流體的流量較小或傳熱面積較大而需管數很多時，有時會使管內流速較低，因而對流傳熱系數較小。為了提高管內流速，可采用多管程。但是程數過多，導致管程流體阻力加大，增加動力費用；同時多程會使平均溫度差下降；此外多程隔板使管板上可利用的面積減少，設計時應考慮這些問題。列管式換熱器的系列標準中管程數有1、2、4和6程等四種。采用多程時，通常應使每程的管子數大致相等。管程數m可按下式計算，即:

(4-121)

式中 u―――管程內流體的適宜速度，m/s；

u′―――管程內流體的實際速度，m/s。

圖4-49串聯列管換熱器

當殼方流體流速太低時，也可以采用殼方多程。如殼體內安裝一塊與管束平行的隔板，流體在殼體內流經兩次，稱為兩殼程，如前述的圖4-47和圖4-48所示。但由于縱向隔板在制造、安裝和檢修等方面都有困難，故一般不采用殼方多程的換熱器，而是將幾個換熱器串聯使用，以代替殼方多程。例如當需二殼程時，則將總管數等分為兩部分，分別安裝在兩個內徑相等而直徑較小的外殼中，然后把這兩個換熱器串聯使用，如圖4-49所示。

6.折流擋板

安裝折流擋板的目的，是為了加大殼程流體的速度，使湍動程度加劇，以提高殼程對流傳熱系數。

第五節的圖4－26已示出各種擋板的形式。最常用的為圓缺形擋板，切去的弓形高度約為外殼內徑的10～40％，一般取20～25％，過高或過低都不利于傳熱。

兩相鄰擋板的距離(板間距)h為外殼內徑D的(0.2～1)倍。系列標準中采用的h值為:固定管板式的有150、300和600mm三種；浮頭式的有150、200、300、480和600mm五種。板間距過小，不便于制造和檢修，阻力也較大。板間距過大，流體就難于垂直地流過管束，使對流傳熱系數下降。

擋板切去的弓形高度及板間距對流體流動的影響如圖3-42所示。

7.外殼直徑的確定

換熱器殼體的內徑應等于或稍大于(對浮頭式換熱器而言)管板的直徑。根據計算出的實際管數、管徑、管中心距及管子的排列方法等，可用作圖法確定殼體的內徑。但是，當管數較多又要反復計算時，作圖法太麻煩費時，一般在初步設計時，可先分別選定兩流體的流速，然后計算所需的管程和殼程的流通截面積，于系列標準中查出外殼的直徑。待全部設計完成后，仍應用作圖法畫出管子排列圖。為了使管子排列均勻，防止流體走“短路”，可以適當增減一些管子。

另外，初步設計中也可用下式計算殼體的內徑，即:

(4-122)

式中

D――――殼體內徑，m；

t――――管中心距，m；

nc―――－橫過管束中心線的管數；

b′―――管束中心線上最外層管的中心至殼體內壁的距離，一般取b′=(1～1.5)do。

nc值可由下面的公式計算。

管子按正三角形排列時:

管子按正方形排列時:

(4-123)

(4-124)

式中n為換熱器的總管數。

按計算得到的殼徑應圓整到標準尺寸，見表4-15。

8．主要構件

封頭 封頭有方形和圓形兩種，方形用于直徑小的殼體(一般小于400mm)，圓形用于大直徑 的殼體。

緩沖擋板

為防止殼程流體進入換熱器時對管束的沖擊，可在進料管口裝設緩沖擋板。

導流筒

殼程流體的進、出口和管板間必存在有一段流體不能流動的空間(死角)，為了提 高傳熱效果，常在管束外增設導流筒，使流體進、出殼程時必然經過這個空間。

放氣孔、排液孔 換熱器的殼體上常安有放氣孔和排液孔，以排除不凝性氣體和冷凝液等。

接管尺寸

換熱器中流體進、出口的接管直徑按下式計算，即:

/s； 式中Vs--流體的體積流量，u--接管中流體的流速，m/s。

流速u的經驗值為: 對液體 u=1.5～2 m/s 對蒸汽 u=20～50 m/s 對氣體 u=(15～20)p/ρ(p為壓強，單位為atm ；ρ為氣體密度，單位為kg/)

9． 材料選用

列管換熱器的材料應根據操作壓強、溫度及流體的腐蝕性等來選用。在高溫下一般材料的機械性能及耐腐蝕性能要下降。同時具有耐熱性、高強度及耐腐蝕性的材料是很少的。目前 常用的金屬材料有碳鋼、不銹鋼、低合金鋼、銅和鋁等；非金屬材料有石墨、聚四氟乙烯和玻璃等。不銹鋼和有色金屬雖然抗腐蝕性能好，但價格高且較稀缺，應盡量少用。

10． 流體流動阻力(壓強降)的計算

(1)管程流體阻力

管程阻力可按一般摩擦阻力公式求得。對于多程換熱器，其總阻力 Δpi等于各程直管阻力、回彎阻力及進、出口阻力之和。一般進、出口阻力可忽略不計，故管程總阻力的計算式為:

（4-125）

； 式中 Δp1、Δp2------分別為直管及回彎管中因摩擦阻力引起的壓強降，N/

Ft-----結垢校正因數，無因次，對于φ25×2.5mm的管子，取為1.4，對φ19×2mm的管子，取為1.5；

Np-----管程數；

Ns-----串聯的殼程數。

上式中直管壓強降Δp1可按第一章中介紹的公式計算；回彎管的壓強降Δp2由下面的經驗公式估算，即:

(4-126)

(2)殼程流體阻力 現已提出的殼程流體阻力的計算公式雖然較多，但是由于流體的流動狀況比較復雜，使所得的結果相差很多。下面介紹埃索法計算殼程壓強Δpo的公式，即:

(4-127)

；

； 式中 Δp1′-------流體橫過管束的壓強降，N/

Δp2′-------流體通過折流板缺口的壓強降，N/ Fs--------殼程壓強降的結垢校正因數，無因次，對液體可取

1.15，對氣體或可凝蒸氣 可取1.0 而

(4-128)

(4-129)式中 F----管子排列方法對壓強降的校正因數，對正三角形排列F=0.5，對正方形斜轉45°為0.4，正方形排列為0.3；

fo----殼程流體的摩擦系數，當Reo＞500時，nC----橫過管束中心線的管子數；

NB----折流板數；

h----折流板間距，m；

uo----按殼程流通截面積Ao計算的流速，而。

一般來說，液體流經換熱器的壓強降為 0.1～1atm，氣體的為0.01～0.1atm。設計時，換熱器的工藝尺寸應在壓強降與傳熱面積之間予以權衡，使既能滿足工藝要求，又經濟合理。

三、列管式換熱器的選用和設計計算步驟

1． 試算并初選設備規格

(1)確定流體在換熱器中的流動途徑。

(2)根據傳熱任務計算熱負荷Q。

(3)確定流體在換熱器兩端的溫度，選擇列管式換熱器的型式；計算定性溫度，并確定在定性 溫度下流體的性質。

(4)計算平均溫度差，并根據溫度校正系數不應小于0.8的原則，決定殼程數。

(5)依據總傳熱系數的經驗值范圍，或按生產實際情況，選定總傳熱系數K選值。

(6)由總傳熱速率方程 Q＝KSΔtm，初步算出傳熱面積S，并確定換熱器的基本尺寸(如d、L、n及管子在管板上的排列等)，或按系列標準選擇設備規格。

2． 計算管、殼程壓強降 根據初定的設備規格，計算管、殼程流體的流速和壓強降。檢查計算結果是否合理或滿足工 藝要求。若壓強降不符合要求，要調整流速，再確定管程數或折流板間距，或選擇另一規格的設備，重新計算壓強降直至滿足要求為止。

3． 核算總傳熱系數 計算管、殼程對流傳熱系數αi 和αo，確定污垢熱阻Rsi和Rso，再計算總傳熱系數K'，比較K得初始值和計算值，若K'/K＝1.15～1.25，則初選的設備合適。否則需另設K選值，重復以上計算步驟。

通常，進行換熱器的選擇或設計時，應在滿足傳熱要求的前提下，再考慮其他各項的問題。它們之間往往是互相矛盾的。例如，若設計的換熱器的總傳熱系數較大，將導致流體通過換熱器的壓強降(阻力）增大，相應地增加了動力費用；若增加換熱器的表面積，可能使總傳熱系數和壓強降降低，但卻又要受到安裝換熱器所能允許的尺寸的限制，且換熱器的造價也提高了。

此外，其它因素(如加熱和冷卻介質的用量，換熱器的檢修和操作)也不可忽視?？傊?，設計者應綜合分析考慮上述諸因素，給予細心的判斷，以便作出一個適宜的設計。

第二篇：列管式換熱器簡介

列管式換熱器簡介

列管式換熱器

[1]

列管式換熱器是目前化工及酒精生產上應用最廣的一種換熱器。它主要由殼體、管板、換熱管、封頭、折流擋板等組成。所需材質，可分別采用普通碳鋼、紫銅、或不銹鋼制作。在進行換熱時，一種流體由封頭的連結管處進入，在管流動，從封頭另一端的出口管流出，這稱之管程；另-種流體由殼體的接管進入，從殼體上的另一接管處流出，這稱為殼程列管式換熱器。

列管式換熱器的種類 固定管板式換熱器

這類換熱器的結構比較簡單、緊湊、造價便宜，但管外不能機械清洗。此種換熱器管束連接在管板上，管板分別焊在外殼兩端，并在其上連接有頂蓋，頂蓋和殼體裝有流體進出口接管。通常在管外裝置一系列垂直于管束的擋板。同時管子和管板與外殼的連接都是剛性的，而管內管外是兩種不同溫度的流體。因此，當管壁與殼壁溫差較大時，由于兩者的熱膨脹不同，產生了很大的溫差應力，以至管子扭彎或使管子從管板上松脫，甚至毀壞換熱器。

為了克服溫差應力必須有溫差補償裝置，一般在管壁與殼壁溫度相差50℃以上時，為安全起見，換熱器應有溫差補償裝置。但補償裝置（膨脹節）只能用在殼壁與管壁溫差低于60～70℃和殼程流體壓強不高的情況。一般殼程壓強超過0.6Mpa時由于補償圈過厚，難以伸縮，失去溫差補償的作用，就應考慮其他結構。浮頭式換熱器

換熱器的一塊管板用法蘭與外殼相連接，另一塊管板不與外殼連接，以使管子受熱或冷卻時可以自由伸縮，但在這塊管板上連接一個頂蓋，稱之為“浮頭”，所以這種換熱器叫做浮頭式換熱器。其優點是：管束可以拉出，以便清洗；管束的膨脹不變殼體約束，因而當兩種換熱器介質的溫差大時，不會因管束與殼體的熱膨脹量的不同而產生溫差應力。其缺點為結構復雜，造價高。填料函式換熱器

這類換熱器管束一端可以自由膨脹，結構比浮頭式簡單，造價也比浮頭式低。但殼程內介質有外漏的可能，殼程中不應處理易揮發、易燃、易爆和有毒的介質。U型管式換熱器

U形管式換熱器，每根管子都彎成U形，兩端固定在同一塊管板上，每根管子皆可自由伸縮，從而解決熱補償問題。管程至少為兩程，管束可以抽出清洗，管子可以自由膨脹。其缺點是管子內壁清洗困難，管子更換困難，管板上排列的管子少。優點是結構簡單，質量輕，適用于高溫高壓條件。

列管式換熱器的折流擋板

為提高殼程流體流速，往往在殼體內安裝一定數目與管束相互垂直的折流擋板。折流擋板不僅可防止流體短路、增加流體流速，還迫使流體按規定路徑多次錯流通過管束，使湍動程度大為增加。常用的折流擋板有圓缺形和圓盤形兩種，前者更為常用。列管式換熱器的多殼程換熱器

列管式換熱器必須從結構上考慮熱膨脹的影響，采取各種補償的辦法，消除或減小熱應力，根據所采取的溫差補償措施。列管式換熱器主要技術參數 列管式換熱器滲漏解析

換熱器滲漏是換熱器使用中最為常見的設備管理問題，滲漏主要是腐蝕造成的，少部分是由于換熱器選型和換熱器本身的制造工藝缺陷，列管式換熱器的腐蝕形式基本有兩種：電化學腐蝕和化學腐蝕。列管式換熱器在制作時，管板與列管的焊接一般采用手工電弧焊，焊縫形狀存在不同程度的缺陷，如凹陷、氣孔、夾渣等，焊縫應力的分布也不均勻。使用時管板部分一般與工業冷卻水接觸，而工業冷卻水中的雜質、鹽類、氣體、微生物都會構成對管板和焊縫的腐蝕。這就是我們常說的電化學腐蝕。研究表明，工業水無論是淡水還是海水，都會有各種離子和溶解的氧氣，其中氯離子和氧的濃度變化，對金屬的腐蝕形狀起重要作用。另外，金屬結構的復雜程度也會影響腐蝕形態。因此，管板與列管焊縫的腐蝕以孔蝕和縫隙腐蝕為主。從外觀看，管板表面會有許多腐蝕產物和積沉物，分布著大小不等的凹坑。以海水為介質時，還會產生電偶腐蝕。化學腐蝕就是介質的腐蝕，換熱器管板接觸各種各樣的化學介質，就會受到化學介質的腐蝕。另外，換熱器管板還會與換熱管之間產生一定的雙金屬腐蝕。一些管板還長期處于腐蝕介質的沖蝕中。尤其是固定管板換熱器, 還有溫差應力, 管板與換熱管聯接處極易泄漏,導致換熱器失效。

綜上所述，影響換熱器管板腐蝕的主要因素有：

（1）介質成分和濃度：濃度的影響不一，例如在鹽酸中，一般濃度越大腐蝕越嚴重。碳鋼和不銹鋼在濃度為50%左右的硫酸中腐蝕最嚴重，而當濃度增加到60%以上時，腐蝕反而急劇下降；

（2）雜質：有害雜質包括氯離子、硫離子、氰離子、氨離子等，這些雜質在某些情況下會引起嚴重腐蝕

（3）溫度：腐蝕是一種化學反應，溫度每提升 10℃，腐蝕速度約增加1~3倍，但也有例外；

（4）ph值：一般ph值越小，金屬的腐蝕越大；

（5）流速：多數情況下流速越大，腐蝕也越大。列管式換熱器滲漏解決

通常大多數企業的做法就是盡量采購質量高的換熱器，經過細心維護，讓換熱器壽命盡可能的延長，不可避免的出現滲漏以后，就會被迫停機堆焊，2～4人需要幾天時間才能修復完成，如果企業高薪聘請的高級焊工，還能保證換熱器繼續使用一段時間，如果焊工的技術一般，那么就會造成更多的漏點甚至報廢，企業不得不更換新的換熱器，這是由于此種傳統方法造成的種種弊端，完全不能保證企業的安全連續性生產，因此，眾多企業積極尋求新技術解決換熱器滲漏問題，通過引入福世藍高分子復合材料的耐腐蝕性和抗沖刷性，通過提前對新換熱器的保護，這樣不僅有效治理了新換熱器存在的焊縫和砂眼問題，更避免了使用后化學物質腐蝕換熱器金屬表面和焊接點，在以后的定期維修時，也可以涂抹福世藍高分子復合材料來保護裸露的金屬；即使使用后出現了滲漏現象，也可以通過福世藍技術及時修復，避免了長時間的堆焊維修影響生產。正是由于此種精細化的管理，才使得換熱器滲漏問題出現的概率大大降低，不僅降低了換熱器的設備采購成本，更保證了產品質量、生產時間，提高了產品競爭力。

第三篇：南昌大學食品列管式換熱器設計書

食品工程原理課程設計

設計題目：列管式換熱器的設計

班級：

設計者：

學號：

設計時間：2013 年 5 月 12 日~19 日

指導老師： 食品工程原理課程設計

目錄

1.1 概述.............................................................................................................................................3

1.2 換熱器的結構與類型..................................................................................................................3

1.2.1 列管式換熱器的基本構型與流體行程.....................................................................................4

1.2.2 列管式換熱器的類型.................................................................................................................5

1.3 列管式換熱器的主要部件...........................................................................................................7

1.3.1 換熱管.........................................................................................................................................7

1.3.2 管板.............................................................................................................................................9

1.3.3 封頭、管箱、分程隔板.............................................................................................................9

1.3.4 折流擋板的選用.......................................................................................................................10

1.3.5 其他主要部件...........................................................................................................................10

1.4 固定管板式換熱器的優點.........................................................................................................11

1.5 確定設計方案............................................................................................................................12

1.5.1 選擇換熱器的類型...................................................................................................................12

1.5.2 流體流動途徑的選擇...............................................................................................................12

1.6 傳熱過程工藝計算....................................................................................................................13

1.6.1 冷熱流體的物理性質...............................................................................................................13

...............................................................................................................14 1.6.2 傳熱面積的初步計算

1.7 核算...........................................................................................................................................16

.......................................................................................................................16 1.7.1 傳熱系數的計算 1.7.2 核算傳熱面積 A0......................................................................................................................19 1.7.3 核算壓力降...............................................................................................................................20 1.6.3 結構設計及計算........................................................14

1.8 主要附屬件的選定....................................................................................................................23

1.8.1 接管直徑...................................................................................................................................23

1.8.2 封頭的選用...............................................................................................................................24

1.8.3 管板的選擇...............................................................................................................................24

1.8.4 管板與管子連接.......................................................................................................................25

1.8.5 管箱的選擇...............................................................................................................................25

1.8.6 定距管.......................................................................................................................................26

1.8.7 拉桿的選擇及數量...................................................................................................................26

1.8.8 各零件的選用...........................................................................................................................27

1.9 主題裝置圖的繪制（見 A1 圖紙）...........................................................................................27

2.0 附表...........................................................................................................................................27

2.1 收獲及感想.........................................................................................................錯誤!未定義書簽。

2.2 主要參考文獻............................................................................................................................30 / 32

食品工程原理課程設計

《食品工程原理及單元操作》課程設計任務

班級：

姓名：

設計一臺用飽和水蒸氣（表壓 400～500kPa）加熱水的列管式固 定管板換熱器，水流量為 80（t/h），水溫由20℃ 加熱到 60℃。

1、設計項目：

①熱負荷

②傳熱面積 ④外殼直徑及長度 ⑤接管直徑

2.設備圖主視圖、左視圖（部分剖）。0 號、1 號或 A4 紙（4 號）畫圖 3.設備管口表零部件明細表，標題欄表。

管子排列 外殼及管板厚度 ③⑥2 / 32

食品工程原理課程設計

1.1 概述

在不同溫度的流體間傳遞熱能的裝置稱為熱交換器，簡稱為換熱器。在換熱器中至少要有兩種溫度不同的流體，一種流體溫度較高，放出熱量；另一種流體則溫度較低，吸收熱量。35％～40％。隨著我國工業的不斷發展，對能源利用、開發和節約的要求不斷提高，因而對換熱器的要求也日益加強。換熱器的設計、制造、結構改進及傳熱機理的研究十分活躍，一些新型高效換熱器相繼問世。

隨著換熱器在工業生產中的地位和作用不同，換熱器的類型也多種多樣，不同類型的換熱器各有優缺點，性能各異。在換熱器設計中，首先應根據工藝要求選擇適用的類型，然后計算換熱所需傳熱面積，并確定換熱器的結構尺寸。按用途不同可分為：加熱器、冷卻器、冷凝器、蒸發器、再沸器、深冷器、過熱器等。按傳熱方式的不同可分為：混合式、蓄熱式和間壁式，列管式換熱器是間壁式換熱器的主要類型，也是應用最普遍的一種換熱設備。按其結構類型分，有列管式、板面式、版殼式、螺旋板式、板翅式、管翅式等。

列管式換熱器發展 較早，設計資料和技術數據較完整，目前在許多國家都已有系列化標準產品。雖然在換熱效率、緊湊性材料消耗等方面還不及一些新型換熱器，但它具有結構簡單、牢固、耐用，適應性強，操作彈性大，成本較低等優點，因此仍是化工、石化、石油煉制等工業中應用最廣泛的換熱設備。

1.2 換熱器的結構與類型 / 32

食品工程原理課程設計

1.2.1 列管式換熱器的基本構型與流體行程

列管式換熱器主要由殼體、換熱管束、管板、封頭等部件組成，圖 2-1 為它的基本構型，此式為臥式換熱器，此外還有立式的。在圓

筒形的殼體內裝有換熱管束，管束安裝固定在殼體內兩端的管板上。

封頭用螺絲釘與殼體兩端的法蘭連接，如需檢修或清洗，課將封頭蓋

拆除。

圖 2-1 列管式換熱器的基本構型

冷熱流體在列管式換熱器內進行熱交換時，一種流體在管束與殼

體間的環隙內流動，其行程稱為殼程；另一種流體在換熱管內流動，其行程成為管程。如需換熱器較大傳熱面積時，則應排列較多的換熱

管束。為提高管程流體流速，強化傳熱，可將換熱管分為若干組，稱

為多管程。同樣，為提高殼程流體的渦流程度，以提高對流傳熱系數，強化傳熱，可在殼體內安裝橫向式或縱向式的折流擋板。這樣，殼程

流體的流速和流向可不斷發生改變，使雷諾數在較低時

就 能達到湍流。/ 32

第四篇：江蘇省2017年造價工程師考試安裝計量：列管式換熱器考試題

江蘇省2017年造價工程師考試安裝計量：列管式換熱器考

試題

一、單項選擇題（共25題，每題2分，每題的備選項中，只有 1 個事最符合題意）

1、如雙代號時標網絡圖中某條線路自始至終不出現波形線，則該條線路上所有工作（）。

A．最早開始等于最早完成 B．最遲開始等于最早開始 C．最遲開始等于最遲完成 D．持續時間相等

2、技術組織措施、平面布置圖以及其他有關投標和簽約需要的設計外，還有（）。A．施工進度計劃 B．降低成本措施計劃 C．資源需要量計劃 D．技術經濟指標分析

3、下列資產中屬于不可辨認無形資產的是（）。A．非專利技術 B．商譽 C．商標權 D．股票

4、柱等上部結構的地下的延伸，是建筑物的一個組成部分，它承受建筑物的全部荷載，并將其傳給地基。A．支基 B．撐基 C．基礎 D．房基

5、下列投資估算方法中，精度較高的是__。A．生產能力指數法 B．單位生產能力估算法 C．系數估算法 D．指標估算法

6、近年來（）廣泛用作高層建筑的幕墻玻璃。A．吸熱玻璃 B．熱反射玻璃 C．光致變色玻璃 D．夾層玻璃

7、關于工程變更價款的計算，說法不正確的是__。A．收到變更工程價款報告之日起14天內予以確認

B．因承包人自身原因導致的工程變更，承包人無權要求追加合同價款 C．確認增加的工程變更價款作為追加合同價款，與工程款同期支付 D．承包人在雙方確認變更后14天內不提出變更工程價款報告時，由工程師確定是否調整價款

8、按洞頂填土情況不同分類的涵洞是（）。A．蓋板涵 B．箱涵 C．石涵 D．明涵

9、工程造價的計算過程是（）。

A．分部分項工程單價一單項工程造價一單位工程造價一建設項目總造價 B．分部分項工程單價一建設項目總造價一單項工程造價一單位工程造價 C．單位工程造價一單項工程造價一分部分項工程單價一建設項目總造價 D．分部分項工程單價一單位工程造價一建設項目總造價一單項工程造價

10、下列選項中（）由碳素結構鋼軋制而成，表面光圓，其余均由低合金高強度結構鋼軋制而成，外表帶肋。A．HPB235鋼筋 B．HRB335鋼筋 C．HRB400鋼筋 D．HRB500鋼筋

11、在基礎施工中發現地下障礙物，需對原工程設計進行變更，變更導致合同價款的增減及造成的承包商損失應由__承擔。A．建設單位

B．建設單位、承包商 C．承包商

D．工程設計單位

12、城市地下貯庫的布置，應處理好與交通的關系，對小城市的地下貯庫起決定作用的是（）。

A．市內供應線長短

B．對外運輸的車站、碼頭等位置 C．市內運輸設備類型 D．貯庫類型和重要程度

13、護肩路基的高度一般不超過（）。A．3m B．2m C．1m D．0.8m

14、橋梁實體墩臺混凝土宜選用的水泥是（）。A．粉煤灰硅酸鹽水泥 B．硅酸鹽水泥 C．礦渣水泥

D．52.5普通硅酸鹽水泥

15、直接影響水泥活性和強度的是（）。A．凝結時間 B．體積安定性 C．細度 D．密度

16、資金使用計劃的保障性、施工進度計劃的協調性，這是投資偏差分析糾偏方法中的__。A．組織措施 B．技術措施 C．管理措施 D．經濟措施

17、在負溫下直接承受動荷載的結構鋼材，要求低溫沖擊韌性好，其判斷指標為（）。

A．屈服點 B．彈性模量

C．脆性臨界溫度 D．布氏硬度

18、地下污水處理場及城市水、電、氣、通信等公用設施。A．地表至-10m深度空間建設的地下工程。B．-30m～-10m深度空間內建設的地下工程 C．-30m以下建設的地下工程

D．一50m以下建設的深層開發建設工程

19、項目規模合理化的制約因素不包括__。A．投資因素 B．技術因素 C．市場因素 D．環境因素

20、政府對__項目實行核準制。A．采用投資補助方式 B．貸款貼息方式 C．重大和限制類 D．外商投資

21、涂料成分中，次要成膜物質的作用是（）。A．降低黏度，便于施工

B．溶解成膜物質，影響成膜過程

C．賦予涂料美觀的色彩，并提高涂膜的耐磨性 D．將其他成分粘成整體，并形成堅韌的保護膜

22、下列工程造價信息中，屬于比較初級的，一般沒有經過系統加工處理的信息是__。

A．建材的最新市場價格 B．人工工資價格指數 C．某已完工程造價指標 D．建安工程造價指數

23、材料和設備價格基礎的__就是“估算日期”。A．開始日期 B．結束日期 C．截止日期 D．中間日期

24、已知工作正有一項緊后工作G，G的LF＝14d，TF＝2d，持續時間為3d，工作正的ES＝6d，持續時間為1d，則正的FF為（）d。A．1 B．2 C．3 D．4

25、職能分工、權利和責任，改善投資控制工作流程屬于__措施。A．組織 B．經濟 C．技術 D．合同

二、多項選擇題（共25 題，每題2分，每題的備選項中，有 2 個或 2 個以上符合題意，至少有1 個錯項。錯選，本題不得分；少選，所選的每個選項得 0.5 分）

1、排水、支撐、降水設施，而且施工簡便，可以節約勞動力和壓縮工期。A．承載能力大 B．抗震性能好 C．沉降量小 D．堅固耐久 E．以防損傷樁頂

2、室內給水系統的給水方式有__。A．直接給水方式

B．單設水箱的給水方式 C．設水泵、水箱的給水方式 D．氣壓水罐給水方式

3、剛性材料防水不適用__的建筑屋面。A．沒有松散材料保溫層 B．受較大振動或沖擊 C．無保溫層

D．坡度大于15% E．大面積

4、裝配件表面除銹及污垢清除，宜采用__進行清洗。A．堿性清洗液 B．酸性清洗液 C．乳化除油液 D．溶劑油

5、安照工程建設項目壽命周期階段劃分，安裝工程計量可劃分為__的工程計量與計價。A．決策階段 B．竣工驗收階段 C．設計階段 D．施工階段

6、工程項目的風險因素有很多，可以從不同的角度進行分類。按照工程項目的進展階段劃分包括__。A．項目招標階段的風險 B．項目建設階段的風險 C．項目試生產階段的風險 D．項目生產經營階段的風險 E．項目評價階段的風險

7、設備布置、排風量大小和生產廠房條件，除塵可分為__。A．就地除塵 B．局部除塵 C．分散除塵 D．集中除塵

8、商業、工業企業生產等各類用戶公用性質的，符合國家規范質量要求的可燃氣體，主要有__。A．沼氣 B．天然氣 C．人工燃氣 D．液化石油氣

9、防水混凝土包括下列的__。A．普通防水混凝土 B．摻外加劑防水混凝土 C．膨脹水泥防水混凝土 D．混凝土屋面瓦 E．瀝青油氈瓦

10、容器按形狀分類，可分為__。A．矩形容器 B．球形容器 C．方形容器 D．圓筒形容器

11、局部空調機組按供熱方式可分為__。A．電熱式空調機組 B．恒溫恒濕空調機組 C．熱媒式空調機組 D．熱泵式空調機組

12、工程項目管理的任務是__。A．合同管理 B．目標控制 C．質量控制 D．風險管理 E．投資控制

13、關于建筑面積計算，以下說法正確的有（）。A．懸挑雨篷應按水平投影面積的一半計算 B．建筑物之間的地下人防通道不計算

C．懸挑寬度為1.6m的檐廊按水平投影面積計算 D．有圍護結構的挑陽臺按水平面積的一半計算 E．無圍護結構的凹陽臺按水平面積的一半計算

14、油罐按結構形式的不同可劃分為__。A．固定頂儲罐 B．浮頂儲罐 C．拱頂儲罐

D．無力矩頂儲罐

15、有關對水噴霧滅火系統的特點及使用范圍的敘述中，說法正確的有__。A．該系統是在自動噴水滅火系統的基礎上發展起來的，仍屬于移動滅火系統的一種類型

B．該系統主要用于保護火災危險性大，火災撲救難度大的專用設備或設施 C．該系統一般適用于工業領域中的石化、交通和電力部門

D．該系統不僅能夠撲滅A類固體火災，同時由于水霧自身的電絕緣性及霧狀水滴的形式不會造成液體火飛濺

16、電纜橋架具有__等優點。A．整體化 B．制作工廠化 C．安裝方便

D．質量容易控制

17、閥門等需要拆卸的附件連接上。A．焊接 B．法蘭 C．熱熔 D．絲扣

18、在腐蝕嚴重或產品純度要求高的場合使用的金屬設備有__。A．不銹鋼

B．不銹復合鋼板 C．銅和銅合金 D．鋁制造設備

19、根據《工程造價咨詢單位管理辦法》的規定，下列表述中正確的是__。A．工程造價咨詢單位合并時，應交回原資質證書，重新申請資質等級 B．新開辦的工程造價咨詢單位只能申請乙級工程造價咨詢單位資質等級 C．工程造價咨詢單位資質年檢結論分為優良、合格和不合格三種 D．對于年檢不合格的工程造價咨詢單位，其限期整改時間為1年 E．工程造價咨詢單位停業半年以上時，應當辦理備案手續

20、建筑鋼材的力學特性，直接關系到鋼材的工程應用，下列關于鋼材力學特性說法錯誤的是__。

A．脆性臨界溫度數值越低，鋼材的低溫沖擊韌性越好 B．冷彎性能表征鋼材在低溫狀態下承受彎曲變形的能力 C．表征抗拉性能的主要指標是耐疲勞性 D．鋼筋硬度是指鋼材抵抗沖擊荷載的能力 E．提高了鋼筋的塑性和韌性

21、通風工程中，鋁板風管法蘭連接應采用__，并在法蘭兩側墊鍍鋅墊圈。A．不銹鋼螺栓 B．增強尼龍螺栓 C．普通鋼螺栓 D．鍍鋅螺栓

22、下列關于焊接接頭的選擇原則中，說法不正確的有__。A．設計要求——保證接頭滿足使用要求

B．焊接的難易與焊接變形——焊接容易實現，變形很難控制 C．焊接成本——接頭準備和實際焊接所需費用高

D．施工條件——制造施工單位具備完成施工要求所需的技術、人員和設備條件

23、項目總承包模式的優點是__。A．縮短建設工期 B．造價控制容易 C．合同管理容易 D．質量控制容易

E．利于業主選擇承建單位

24、施工組織設計技術經濟分析的方法是__。A．定性分析法 B．網絡法 C．流水法

D．定量分析法 E．統計法

25、配水管網一般采用埋地敷設，覆土厚度不小于__m，且在冰凍線以下。A．0.3 B．0.5 C．0.7 D．0.9

第五篇：換熱器設計現狀

摘要：隨著現代工業的快速發展，在保護生態環境下的能源緊缺問題逼迫著人們尋找新能源的開發，換熱器是一種重要的在不同溫度的 的不同介質之間實現熱量交換的設備，在世界能源危機不斷加劇的情形下，換熱器的強化傳熱技術備受關注，大量的相關研究也是層出不 窮，都在努力解決能源短缺問題。而本文主要介紹了我國換熱器的現狀以及存在的問題，還涉及換熱器的基本概念、工作原理、分類、發展趨勢。

關鍵詞：換熱器；設計現狀；管式換熱器；板面式換熱器

前言

換熱器又稱熱交換器，是將熱流體的部分熱量傳遞 給冷流體的設備，實現熱量的傳遞。熱換器在工業領域應 用廣泛，在食品、化工、石油、制藥、機械等領域都有涉 及。換熱器存在的形式既可以是一種單位設備，如加熱 器、冷卻器等，也可以不是獨立存在的，比如是某一工藝 設備的組成部分。熱換器的不斷更新發展不僅是熱換器行 業自身的發展，更是為使用熱換器的各個工業行業的能源 問題的解決提供好的途徑。

一、換熱器的國內研究現狀

對于各型換熱器的強化換熱技術的研究，主要集中在對 換熱器內流體流態變化以及對各部件的參數優化研究兩方 面，而對換熱器部件參數的主要研究對象就是換熱管(板)排 列方式(順排或叉排)、換熱管(板)排數、換管(板)間距大 小、肋片布置問距、肋片形狀等。國內對于換熱器肋片換熱 的研究起步比較晚、經驗比較少，多借鑒于國外，無論是理論 研究還是實驗研究都還需進一步深入，技術創新還不夠，但 是對各因素對換熱器性能影響的研究也比較全面?？偟膩?說，仍然存在以下問題:(1)換熱器換熱的理論研究不夠完 善，可供對肋片實際應用優化設計的理論依據太少，對于換 熱公式推導出的解析解較少，目前大多是通過試驗、數據分 析擬和而成的經驗公式;(2)換熱的理論體系缺乏系統性，不夠完善;(3)因為試驗環境、材料、儀器的精度以及試驗方 法不同，在同一個研究方向的某些問題的研究結論存在的分 歧較多，很難形成統一的意見，暫不能形成對實踐的可靠指 導;(4)目前對換熱器的研究大多基于一維、二維的換熱，國 內對于三維的換熱模型的研究過少，同時，對于一維和二維 傳熱模型的前提假設條件很苛刻，得出的結論適用性不強;(5)結合試驗建立的部分換熱理論還缺乏嚴謹性和局限性。

一、熱換器的工作原理1.工作原理 換熱器按照傳熱原理可以分為表面式換熱器、蓄熱式 換熱器、流體連接間接式換熱器、直接接觸式換熱器。但 總的來說，換熱器就是遵循了熱平衡的原理，簡而言之就 是把高溫物體的熱量傳送給低溫物體。在傳熱工程中，其

內部有兩個管道回路，一個是熱源溫度高，另一個溫度低 是被加熱源，通過熱源將熱量傳輸給被加熱源來提高被加 熱源的溫度。而且在加熱源之前有個調節閥用來控制被 加熱源的溫度，用調節閥來控制所需的熱量的程度和時間 點等。

二、典型的熱換器類型 1.管式換熱器 管式換熱器主要分為套管式換熱器和管殼式換熱器。套管式換熱器如字面意思，是將直徑不同的管進行同心套 接，然后將多個元件用u型彎管連接而成的。而管殼式換熱 器是由殼體、折流板等部分組成，管束安裝在殼體內部，再把一端或者兩端固定在管板上面。而管板與管箱的連接 方式也多種多樣了，可以焊接也可以用螺栓，但是連接處 的檢測就需要格外嚴格了，要充分保障連接處無縫隙，質量確保。套管式換熱器運用范圍主要是用于傳熱面積需 求不大的地方，只能小范圍運用，主要是小空間的建筑室 內。因為他的占地面積較大，管與管連接所用的接頭過 多，發生泄漏的可能性也隨之增大，如果工程量過大就會 使得發生泄漏的可能性也隨之增大，后期的危險性大，承 擔過大風險造成不必要的費用。所用材料多，物質流動的 阻力也增大，加熱的效率降低，而且能覆蓋的面積也減少 了。但是它的優點是組合方式簡單易懂，損壞后無需專人 也能大概看懂問題所在，所需的專業知識少。維修清洗便 捷，適合高溫、高壓的流體物質使用。管殼式換熱器依靠 其結構簡易、安全性能高、承受高溫高壓能力強等優良性 能，所以在目前的大多數工業工程中使用比例大。管殼式 換熱器按照不同的分類標準可以分為不同的種類。根據其 結構不同可以分為固定管板式換熱器、浮頭式換熱器、U 型管式換熱器等等。

2.板面式換熱器 板面式換熱器顧名思義就是通過板面進行換熱的換熱 器。板面一般不是平滑的表面，是有凹凸不平的紋路，流 體通過板面時造成擾動提高熱效率。板面式換熱器的優點 是占地面積較小，能省下更大的空間，也會對室內的美觀 減少影響。相比于管殼式換熱器，板面式質量更輕，所用 的材料更少，而且凹凸不平的版面使得傳熱效率更高。由 于其結構特點，使得流體能在較低的速度下就到達端流狀 態，加強了傳熱，節省了不少時間，提高效率。但是板式 換熱器流道狹窄，處理量小，流動阻力大，承受高壓高溫 效果也較差的缺點。板面式換熱器形式多種多樣，可分為 板式換熱器、板殼式換熱器、螺旋板式換熱器傘板式換熱 器等等。螺旋式換熱器由于其螺旋狀的外形，能促使流體 隨螺旋狀自動流動，易于沖刷，不易結垢。

三、換熱器未來發展趨勢

未來工業生產上對換熱器的要求是：傳熱效率高、流 體阻力小；強度、剛度、穩定性都要足夠；結構合理，節 省材料，成本較低；制造、裝拆、檢修方便等。產品高效 化、節能化、大型化都將是換熱器產業發展的方向。國家 要大力建設節約型環保社會，這一方面將促進換熱器產業 的高速發展，國家提供足夠的支持力度，刺激換熱器行業 的積極性。另一方面也將引領產業向高效、環保、節能方 面發展。2013年，國務院頒布了《能源發展的“十二五” 規劃》，規劃中的條例表明了基于石油、化工等行業的需 求將穩定增長。市場的廣闊需求和國家的大力支持都推動 著換熱器產業在技術上的革新和在品種上的多樣化趨勢。國家的資金和政策支持引領更多的人才投入和精力投入，必然推動換熱器行業的創新發展。

四、總結 隨著經濟發展，工業化進程加快，能源短缺問題成為 世界性難題，新能源的開發、節能環保都成為世界共同關 注的話題。近年來，國內換熱器行業在節能增效、提高傳 熱效率、降低降壓方面都取得了顯著的成績。但是在技術 上，與國外的換熱器相比依然有很多難題需要去克服。我 國在換熱、散熱、冷卻設備上都是強大的重要的市場，市 場需求量大。基于國家政策的支持和市場日益增長的需求 量，我國換熱器產業具有一個很好的前景，是蓬勃發展的 朝陽企業。

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