第五章 换热设备

目 录 换热设备的类型及应用 1 管壳式换热器 2 其他类型换热设备简介 3 换热设备的使用与维护 4

第一节 换热设备的类型及应用 ◆ 定义 ◆ 按用途分类 ◆ 按换热方式分类 一、换热设备的应用 二、换热设备的类型 第一节 换热设备的类型及应用 一、换热设备的应用 ◆ 定义 使传热过程得以实现的设备称之为换热设备。 二、换热设备的类型 ◆ 按用途分类 冷却器 冷凝器 加热器 换热器 再沸器 蒸气发生器 废热(或余热)锅炉 ◆ 按换热方式分类 直接接触式换热器 蓄热式换热器 间壁式换热器

◆换热器的基本要求 三、换热设备性能对比及选择 ● 热量能有效地从一种流体传递到另一种流体，即传热效率高，单位传热面上能传递的热量多。 ● 换热器的结构能适应所规定的工艺操作条件，运转安全可靠，密封性好，清洗、检修方便，流体阻力小。 ● 价格便宜，维护容易，使用时间长。

◆ 换热器选型应考虑的因素 ● 流体的性质。 ● 换热介质的流量、操作温度、压力。

第二节 管壳式换热器 ◆ 固定管板式换热器 一、管壳式换热器的类型 固定管板式换热器 第二节 管壳式换热器 一、管壳式换热器的类型 ◆ 固定管板式换热器 固定管板式换热器 1—封头；2—法兰；3—排气口；4—壳体；5—换热管；6—波形膨胀节；7—折流板（或支持板）；8—防冲板；9—壳程接管；10—管板；11—管程接管；12—隔板；13—封头；14—管箱；15—排液口；16—定距管；17—拉杆；18—支座；19—垫片；20、21—螺栓、螺母

1—防冲板；2—折流板；3—浮头管板；4—钩圈；5—支耳 ◆ 浮头式换热器 浮头式换热器 1—防冲板；2—折流板；3—浮头管板；4—钩圈；5—支耳

浮头结构示意图

浮头式重沸器 1—偏心锥壳；2—堰板；3—液面计接口

1—中间挡板；2—U形换热管；3—排气口；4—防冲板；5—分程隔板

1—纵向隔板；2—浮动管板；3—活套法兰；4—部分剪切环；5—填料压盖；6—填料；7—填料函 ◆ 填料函式换热器 填料函式换热器 1—纵向隔板；2—浮动管板；3—活套法兰；4—部分剪切环；5—填料压盖；6—填料；7—填料函

◆管壳式换热器流体的流程 二、管壳式换热器的结构 一种流体走管内、称为管程，另一种流体走管外、称为壳程。管内流体从换热管一端流向另一端一次，称为一程；对U形管换热器，管内流体从换热管一端经过U形弯曲段流向另一端一次，称为两程.

◆换热管及其在管板上的排列 换热管在管板上的排列形式有正三角形、转角正三角形、正方形和转角正方形等 换热管的排列形式

◆ 管板和管子的连接 管板和管子的连接方式有胀接和焊接，对于高温高压下常采用胀、焊并用的方式。 ● 胀接 ● 胀接 胀接适用于换热管为碳钢，管板为碳钢或低合金钢，设计压力不超过4MPa、设计温度不超过350℃，且无特殊要求的场合。

碳钢或低合金钢，温度在300℃以上，大都采用焊接连接。 ● 焊接 碳钢或低合金钢，温度在300℃以上，大都采用焊接连接。 管板与换热管的焊接连接

◆ 管箱 管箱位于壳体两端，其作用是控制及分配管程流体。 管箱结构形式 1—隔板；2—管板；3—箱盖

◆ 壳体及其与管板的连接 ● 在壳程进口接管处常装有防冲板或称缓冲板。 进口接管及防冲板的布置

● 在固定管板式中，两端管板均与壳体采用焊接连接、且管板兼作法兰用，在浮头式、U形管式及填料函式换热器中采用可拆连接，将管板夹持在壳体法兰和管箱法兰之间。 管板与壳体连接结构

◆ 折流板 ● 折流板的作用 引导壳程流体反复地改变方向作错流流动或其他形式的流动，并可调节折流板间距以获得适宜流速，提高传热效率。另外，折流板还可起到支撑管束的作用。 ●折流板的 分类 常用折流板有弓形和圆盘-圆环形两种 弓形的有单弓形、双弓形及三弓形，单弓形和双弓形应用最多。

弓形折流板

圆盘-圆环形折流板

折流板缺口尺寸

折流板的固定是通过拉杆和定距管来实现的。 ● 折流板的固定 折流板的固定是通过拉杆和定距管来实现的。 拉杆结构

三、管壳式换热器的标准 ◆ GB151—1999《管壳式换热器》 ◆标准代号为JB／T4714～4720－92 是由国家技术监督局发布的关于管壳式换热器的国家标准。该标准是管壳式换热器设计和制造的主要依据。 ◆标准代号为JB／T4714～4720－92 该标准对浮头式换热器和冷凝器、固定管板式换热器、立式热虹吸式重沸器及U形管式换热器的具体结构形式、基本参数及其组合都作了具体的规定(定型)。

◆ 换热器的型号 ××× DN — -- A-- -- --Ⅰ或Ⅱ 管程/壳程数，单壳程时只写Nt 管束的级别 公称长度/换热管外径，m 公称换热面积 管程/壳程设计压力，MPa；压力相等时只写pt 公称直径，mm； 分别表示前端管箱、壳体、后端结构形式

第三节 其他类型换热设备简介 ◆ 螺旋板式换热器 一、板面式换热器 螺旋板换热器的结构是由两张平行的钢板在专用的卷床上卷制而成，它是具有一对螺旋通道的圆柱体，再加上顶盖和进出口接管而构成的。

螺旋板换热器结构形式 Ⅲ型螺旋板换热器

5—前支柱；6—固定端板；7—下导杆；8—活动端板 ◆ 板式换热器 板式换热器是由一组长方形的薄金属传热板片构成，用框架将板片夹紧组装于支架上。两个相邻板片的边缘衬以垫片(各种橡胶或压缩石棉等制成)压紧，板片四角有圆孔，形成流体的通道。 1—上导杆；2—垫片；3—传热板片；4—角孔； 5—前支柱；6—固定端板；7—下导杆；8—活动端板

◆ 板翅式换热器 板翅式换热器 1，3—侧板；2，5—隔板；4—翅片

二、空冷器 空冷器是以空气作为冷却介质，对流经管内的热流体进行冷却或冷凝。主要由管束、风机、构架及百叶窗等部件组成。 空冷器结构 1—百叶窗；2—管束；3—构架；4—风机

（a）光滑管；（b）带有翅片的管子和可以拆卸的套管 三、套管式换热器 套管换热器 （a）光滑管；（b）带有翅片的管子和可以拆卸的套管

第四节 换热设备的使用与维护 一、换热器的日常维护 二、换热器的清洗 日常操作应特别注意防止温度、压力的波动，首先应保证压力稳定，绝不允许超压运行。 二、换热器的清洗 换热设备经长时间运转后，由于介质的腐蚀、冲蚀、积垢、结焦等原因，使管子内外表面都有不同程度的结垢，甚至堵塞。所以在停工检修时必须进行彻底清洗，常用的清洗(扫)方法有风扫、水洗、汽扫、化学洗清和机械清洗等。

◆ 酸洗法 酸洗法是用盐酸作为清洗剂 ，酸洗法又分浸泡法和循环法两种。 换热器酸洗法流程

1—进水管；2—外套管；3—填料；4—压盖螺母；5—填料压盖； ◆ 机械清洗法 对严重的结垢和堵塞，可用钻的方法疏通和清理。 管式冲击钻 1—进水管；2—外套管；3—填料；4—压盖螺母；5—填料压盖； 6—钻杆；7—进水口；8—钻头

◆ 高压水冲洗法 ◆ 海绵球清洗法 高压水冲洗法多用于结焦严重的管束的清洗，如催化油浆换热器。 将较松软并富有弹性的海绵球塞入管内，使海绵球受到压缩而与管内壁接触，然后用人工或机械法使海绵球沿管壁移动，不断摩擦管壁，达到消除积垢的目的。