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气体换热器篇(1):压缩气体换热器设计及计算，工程师大爱！
前言换热器就是用于存在温度差的流体间的热交换设备，换热器中至少有两种流体，温度较高则放出热量，反之则吸收热量。换热器依据传热原理和实现热交换的方法一般分为间壁式、混合式、蓄热式三类。其中间壁式换热器应用最广。它又可分为管式换热器、板式换热器、翅片式换热器、热管换热器等。其中以管式（包括蛇管式、套管式、管壳式等）换热器应用最普遍。列管式和板式，各有优点，列管式是一种传统的换热器，广泛应用于化工、石油、能源等设备;板式则以其高效、紧凑的特点大量应用于工业当中。
列管式换热器又称为管壳式换热器，是最典型的间壁式换热器，历史悠久，占据主导作用，主要有壳体、管束、管板、折流挡板和封头等组成。一种流体在关内流动，其行程称为管程；另一种流体在管外流动，其行程称为壳程。管束的壁面即为传热面。▽
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设计计算要求
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设计要求两流体温度的变化情况
热流体进口温度 137℃，出口温度 40℃；
冷流体进口温度40℃，出口温度为 30℃。
该换热器用循环冷却水冷却，冬季操作时，其进口温度会降低，考虑到这一因素，估计该换热器的管壁温度和壳体温度之差较大，确定选用浮头式换热器。
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选型
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管程设计安排
从两物流的操作压力看，应使混合气体走管程，循环冷却水走壳程。但由于循环冷却水较易结垢，若其流速太低，将会加快污垢增长速度，使换热器的热流量下降，所以从总体考虑，应使循环冷却水走管程，热空气走壳程。▽
确定物性数据
定性温度对于一般气体和水等低黏度流体，其定性温度可取流体进出口温度的平均值。壳程混和气体的定性温度
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管程流体的定性温度
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估算传热面积
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热流量
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冷却水用量
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平均传热温差先按照纯逆流计算
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初算传热面积
查下表取K=280 W/(㎡·k)
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工艺尺寸
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管径和管内流速
选用Φ25*2.5mm较高级冷拔传热管(碳钢),差下表取管内流速1.2/iums
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管程数和传热管数
可以依据传热管内径和流速确定单程管传热数
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按照单管程，所需的传热管长度为
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按单程管设计，传热管过长，宜采用多管程结构。现取l=6m，则该换热器的管程数为
取Np=4
传热管总根数n=500根
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平均传热温差校正
按单壳程,四管程结构
查得
平均传热温差
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由于平均传热温差校正系数大于0.8，同时壳程流体流量较大，故取单壳程合适。
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传热管排列和分程方法
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采用组合排列法,即每程内均按正三角形排列,隔板两侧采用正方形排列。
取管心距
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隔板中心到离其最近一排管中心距离按下式计算
各程相邻管的管心距为44mm
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壳体内径
采用多管程结构，壳体内径可按下式估算。取管板利用率η=0.75
壳体内径为
按卷制壳体的进级档，可取D=800mm
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折流板
用圆缺折流板，去弓形之流板圆缺高度为壳体内径的25%，则切去的圆缺高度为
可取H=200mm
取折流板间距B=0.5D
可取B为400mm
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接管
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壳程流体进出口接管
取接管内气体流速为
则接管内径
圆整后可取管内径为210mm
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管程流体进出口接管
取接管内液体流速
则接管内径
圆整后去管内径为210mm
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换热器核算
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热传热面积校核
管程传热膜系数
管程流体流通截面积
管程流体流速和离诺数分别为
普朗特数
壳程传热膜系数
当量直径
壳程流通截面积
壳程流体流速及其雷诺数分别为
普朗特数
粘度校正
污垢热阻和管壁热阻。管外侧污垢热阻
管内测污垢热阻
已知管壁宽度b=0.0025m
碳钢在该条件下的热导率为
总传热系数K为
传热面积校核
换热器实际传热面积
换热器的面积裕度
传热面积裕度合适，该换热器能够完成生产任务。
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换热器内压核算
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管程阻力
由Re=16407.6，传热管对粗糙度0.2/20=0.01。
查得
所以
管程流体阻力在允许范围内
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壳程阻力
流体流经管束的阻力
流体流过折流板缺口阻力
计算出
总阻力
由于该换热器壳程流体的操作压力较高，所以壳程流体的阻力也比较合适。
换热器主要结构尺寸和计算结果
经过设计出来了这个浮头式换热器。此换热器选用Φ52.5mm的碳钢管，管径较大，易于清洗，因考虑到管程流体易结垢，故选用此种类型的管，而且压降不是很大，所以选用较合理；本换热器的缺点就是不可承受较大压力流体的换热，而且排列的管子数不多，故处理能力有限。不过总体来说，按此方式设计及计算因能有借鉴作用。
气体换热器篇(2):压缩气体换热器工作原理及分类知识
一、换热器的概念换热器是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，又称热交换器。换热器是化工，石油，动力，食品及其它许多工业部门的通用设备，在生产中占有重要地位。在化工生产中换热器可作为加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器等，应用更加广泛。换热设备因其用途不同，类型繁多，性能不一，但均可归结为管壳式结构和板式结构两大类。
二、换热器的工作原理换热器是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，即在一个大的密闭容器内装上水或其他介质，而在容器内有管道穿过。让热水从管道内流过。由于管道内热水和容器内冷热水的温度差，会形成热交换，也就是初中物理的热平衡，高温物体的热量总是向低温物体传递，这样就把管道里水的热量交换给了容器内的冷水，换热器又称热交换器 。
三、机械结构形式换热器的分类良多，可以按传热原理、结构和用途等进行分类，按其结构分类主要有管壳式和板式两种。 根据冷、热流体热量交换的原理和方式基本上可分三大类即：间壁式、混合式和蓄热式。
1、间壁式换热器的类型
夹套式换热器
这种换热器是在容器外壁安装夹套制成，结构简单；但其加热面受容器壁面限制，传热系数也不高。为提高传热系数且使釜内液体受热均匀，可在釜内安装搅拌器。当夹套中通入冷却水或无相变的加热剂时，亦可在夹套中设置螺旋隔板或其它增加湍动的措施，以提高夹套一侧的给热系数。为补充传热面的不足，也可在釜内部安装蛇管。 夹套式换热器广泛用于反应过程的加热和冷却。
沉浸式蛇管换热器
这种换热器是将金属管弯绕成各种与容器相适应的形状，并沉浸在容器内的液体中。蛇管换热器的优点是结构简单，能承受高压，可用耐腐蚀材料制造；其缺点是容器内液体湍动程度低，管外给热系数小。为提高传热系数，容器内可安装搅拌器。
喷淋式换热器
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。
套管式换热器
套管式换热器是由直径不同的直管制成的同心套管，并由U形弯头连接而成。在这种换热器中，一种流体走管内，另一种流体走环隙，两者皆可得到较高的流速，故传热系数较大。另外，在套管换热器中，两种流体可为纯逆流，对数平均推动力较大。套管换热器结构简单，能承受高压，应用亦方便（可根据需要增减管段数目）。 特别是由于套管换热器同时具备传热系数大，传热推动力大及能够承受高压强的优点，在超高压生产过程（例如操作压力为3000大气压的高压聚乙烯生产过程）中所用的换热器几乎全部是套管式。
管壳式换热器
管壳式（又称列管式） 换热器是最典型的间壁式换热器，它在工业上的应用有着悠久的历史，而且至今仍在所有换热器中占据主导地位。
管壳式换热器主要有壳体、管束、管板和封头等部分组成，壳体多呈圆形，内部装有平行管束，管束两端固定于管板上。在管壳换热器内进行换热的两种流体，一种在管内流动，其行程称为管程；一种在管外流动，其行程称为壳程。管束的壁面即为传热面。为提高管外流体给热系数，通常在壳体内安装一定数量的横向折流档板。折流档板不仅可防止流体短路，增加流体速度，还迫使流体按规定路径多次错流通过管束，使湍动程度大为增加。常用的档板有圆缺形和圆盘形两种，前者应用更为广泛……流体在管内每通过管束一次称为一个管程，每通过壳体一次称为一个壳程。为提高管内流体的速度，可在两端封头内设置适当隔板，将全部管子平均分隔成若干组。这样，流体可每次只通过部分管子而往返管束多次，称为多管程。同样，为提高管外流速，可在壳体内安装纵向档板使流体多次通过壳体空间，称多壳程。在管壳式换热器内，由于管内外流体温度不同，壳体和管束的温度也不同。如两者温差很大， 换热器内部将出现很大的热应力，可能使管子弯曲，断裂或从管板上松脱。因此，当管束和壳体温度差超过50℃时，应采取适当 的温差补偿措施，消除或减小热应力。
2、混合式换热器
混合式热交换器是依靠冷、热流体直接接触而进行传热的，这种传热方式避免了传热间壁及其两侧的污垢热阻，只要流体间的接触情况良好，就有较大的传热速率。故凡允许流体相互混合的场合，都可以采用混合式热交换器，例如气体的洗涤与冷却、循环水的冷却、汽-水之间的混合加热、蒸汽的冷凝等等。它的应用遍及化工和冶金企业、动力工程、空气调节工程以及其它许多生产部门中。 按照用途的不同，可将混合式热交换器分成以下几种不同的类型：
（1） 冷却塔（或称冷水塔）
在这种设备中，用自然通风或机械通风的方法，将生产中已经提高了温度的水进行冷却降温之后循环使用，以提高系统的经济效益。例如热力发电厂或核电站的循环水、合成氨生产中的冷却水等，经过水冷却塔降温之后再循环使用，这种方法在实际工程中得到了广泛的使用。
（2）气体洗涤塔（或称洗涤塔）
在工业上用这种设备来洗涤气体有各种目的，例如用液体吸收气体混合物中的某些组分，除净气体中的灰尘，气体的增湿或干燥等。但其最广泛的用途是冷却气体，而冷却所用的液体以水居多。空调工程中广泛使用的喷淋室，可以认为是它的一种特殊形式。喷淋室不但可以像气体洗涤塔一样对空气进行冷却，而且还可对其进行加热处理。但是，它也有对水质要求高、占地面积大、水泵耗能多等缺点：所以，目前在一般建筑中，喷淋室已不常使用或仅作为加湿设备使用。但是，在以调节湿度为主要目的的纺织厂、卷烟厂等仍大量使用！
（3）喷射式热交换器
在这种设备中，使压力较高的流体由喷管喷出，形成很高的速度，低压流体被引入混合室与射流直接接触进行传热，并一同进入扩散管，在扩散管的出口达到同一压力和温度后送给用户。
（4）混合式冷凝器
这种设备一般是用水与蒸汽直接接触的方法使蒸汽冷凝。
3.蓄热式换热器
蓄热式换热器用于进行蓄热式换热的设备。内装固体填充物，用以贮蓄热量。一般用耐火砖等砌成火格子（有时用金属波形带等）。换热分两个阶段进行。第一阶段，热气体通过火格子，将热量传给火格子而贮蓄起来。第二阶段，冷气体通过火格子，接受火格子所储蓄的热量而被加热。这两个阶段交替进行。通常用两个蓄热器交替使用，即当热气体进入一器时，冷气体进入另一器。常用于冶金工业，如炼钢平炉的蓄热室。也用于化学工业，如煤气炉中的空气预热器或燃烧室，人造石油厂中的蓄热式裂化炉。 蓄热式换热器一般用于对介质混合要求比较低的场合。
4.紧凑式换热器
（1）螺旋板式换热器
一种高效换热器设备，适用汽－汽、汽－液、液－液，对液传热。它适用于化学、石油、溶剂、医药、食品、轻工、纺织、冶金、轧钢、焦化等行业。按 结构形式可分为 不可拆式（Ⅰ型）螺旋板式及可拆式（Ⅱ型、Ⅲ型）螺旋 板式换热器，现行标准为JB/T4751-2003《螺旋板式换热器》。
（2）板式换热器
由一系列具有一定波纹形状的金属片叠装而成的一种高效换热器。各种板片之间形成薄矩形通道，通过板片进行热量交换。板式换热器是液—液、液—汽进行热交换的理想设备。它具有换热效率高、热损失小、结构紧凑轻巧、占地面积小、应用广泛、使用寿命长等特点。在相同压力损失情况下，其传热系数比管式换热器高3-5倍，占地面积为管式换热器的三分之一，热回收率可高达90%以上。
使用注意
1、保持管网的清洁。无论是在工作前还是工作完成后，都必须对管网进行清洁处理，这样做的目的是为了避免发生换热器堵塞的现象。还要注意及时对除污器以及过滤器的清洗，让整个工作顺利完成。
2、严重把关软化水。对于水质把关是相当重要的，在进行对软化水水质处理的前提下，首先要认真检查系统中的水和软化罐水质问题，确定合格后方可进行注入处理。
3、新系统检验。对于一些新系统来说，不能马上与换热器进行交替使用，首先需把新的系统在指定的时间段运行，让它有了一个运行模式后，此时方可以把换热器并入系统中使用，这样做的目的完全是为了避免管网中的杂质破坏换热器设备。
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气体换热器篇(3):史上最全的换热器动态图大全！快收藏吧。。。。。
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“换热器”是热交换器的简称。
在石油、化工、动力、轻工、食品和原子能等许多工业部门发挥着重要的作用。据统计，在石油炼制和石油化工装置中，换热器约占装置工艺设备总重量的40%、投资的20%左右（不包括空冷器）。
按传热方式分类：换热器可以分为间壁式换热器、蓄热式换热器、流体连接间接式换热器、直接接触式换热器、复式换热器；
按用途分类：其分为加热器、预热器、过热器、蒸发器；
按结构可分为：浮头式换热器、固定管板式换热器、U形管板换热器、板式换热器等。
下面就让小编带大家一起看看各种换热器结构原理的动态图吧！
1. 浮头式换热器
优点：消除温差应力，可在高温、高压下工作，一般温度小于等于450度，压力小于等于6.4兆帕；换热器管束可以抽出清洗，可用于易结垢的场合或管程容易腐蚀的场合。
缺点：结构复杂，小浮头容易发生内漏。金属材料消耗大，成本比普通换热器高20%左右。
2. 列管式换热器
优点：结构简单、紧凑，造价便宜；
缺点：管外不能机械清洗，管壁与壳壁存在较大的温差应力；
3. U型管换热器
优点：管束可以自由伸缩，管壳之间无热应力，管程为双管程，流程长，换热效果好，承压能力强；管束可以壳体抽出，便于检修清洗，且结构简单，造价便宜；
缺点：管内清洗不便，管束中间管子难以更换，管子分布不够紧凑，壳程流体易短路而影响壳程换热，且管子会出现弯曲减薄，所以直管部分需要较厚的管子，限制了它的使用场合，该换热器仅适用于管壳程温差较大，或壳程介质易结垢且管程介质清洁，高温、高压、腐蚀性强的场合；
4. 沉浸蛇管换热器
以蛇形管为传热元件，根据管外流体冷却方式的不同，蛇管换热器又分为沉浸式和喷淋式。
优点：结构简单、制造安装、清洗检维修方便，便于防腐，承压高，造价低，特别适用于高压流体冷却、冷凝。
缺点：设备笨重，耗材大，单位传热需要更多的金属；
5. 喷淋式蛇管换热器
优点：传热效果比沉浸式好，传热面积大且可以改变，检修和清洗方便；
缺点：喷淋不均匀，主要用于管内流体的冷却，常设置在室外空气流通处；
6. 套管式换热器
优点：换热面积大，传热效率高；
缺点：检修、清洗和拆卸都较麻烦，在可拆连接处容易造成泄漏；
7. 螺旋板式换热器
优点：传热效率好，运行稳定性，可多台使用，传热效率高，运行可靠性强，阻力小等；
缺点：对焊接质量要求高，检修困难，重量大，刚性差，运输安装难度大；
8. 具有补偿圈的换热器
流体为高温换热时，管壳程热应力较大，补强圈（或膨胀节）可消除该热应力，外壳和管线不同时，补偿圈发生弹性形变、拉伸或压缩，以适应外壳和管不同的热膨胀程度，它适用于两流体温差不大于70℃，壳程流体压强不高于600kPa的场合。
9. 热管式换热器
特点：传热效率高，结构紧凑，换热流体阻力损失小，外形变化灵活，耐腐蚀，环境适应性强。
10. 夹套换热器
优点：结构简单,制造运输方便；
缺点：传热面积受限制，传热系数不高，可增加搅拌器或蛇管来提高传热系数；
11. 板翅式换热器
优点：结构紧凑轻巧，传热系数高，适用性强；
缺点：对制造要求高，工艺过程复杂，容易堵塞，不耐腐蚀，检维修困难，故只适用于清洁液体；
下面再和小编一起看看其他的换热器吧。
12. 气体冷却塔
13. 蓄热室
14. 浴室温水加热
15. 蓄能式换热器
好啦，小编对换热器的总结就到这里啦，如果您还有什么补充的，欢迎在评论下方留言。
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——《完》——
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