热交换器简介

热交换器是一种在不同温度下在两种流体之间传递热能的装置。在大多数热工应用中，两种流体都在运动，主要的传热方式是对流。例如汽车散热器、冰箱中的冷凝器盘管、空调、太阳能热水器、化学工业、家用锅炉、热机中的机油冷却器、巴氏杀菌厂中的牛奶冷却器。

热交换器的分类：

1.按结构分类：

管式热交换器。
板式换热器。
扩展表面换热器。
再生热交换器。

2.根据转移过程进行分类：

间接接触式热交换器。
直接接触式热交换器。

3.根据流量安排进行分类：

平行流换热器。
逆流式热交换器。
横流热交换器。

4.按通道安排分类:

单通道安排。
多程安排。

5.根据表面压实度分类：

气体,液体
紧凑型（β≥ 700平方米/立方米）
非紧凑型(β≤700 m2/m3)
液体到液体的相变
紧凑型(β≥400 m2/m3)
非紧（β≤ 400平方米/立方米）

6.根据几种液体的分类:

两种液体。
三种液体。
N-流体。

7.根据流体的相态进行分类。

气体-液体。
液-液。
气气。

热交换器的材料：

1.铝
2.不锈钢
3.铜

管中管式换热器:

发夹式换热器(通常也称为“双管”)的特点是其结构形式为U形。在它的经典意义上，术语双管指的是由管中管组成的热交换器，通常是没有弯管的直腿结构。然而，由于需要可拆卸的管束结构，以及在避免使用膨胀节(通常是换热器的弱点)的同时处理差热膨胀的能力，目前的u形配置已成为行业标准。

工作：最简单的双管换热器是一根管子插入另一根较大的管子中。一种流体流经内管，另一种流体流经两条管道之间的环空。内管壁为传热面。如左图所示，为了使整个装置更加紧凑，管道通常会被折叠多次。
术语“发夹式换热器”也用于图中这种结构的换热器。发夹式换热器可能只有一个内管，也可能有多个内管，但它将始终具有双重背面的特点。有些换热器在发夹式或双管式换热器中采用翅片管。这些通常是纵向翅片，而不是在交叉流翅片管换热器中更常见的径向翅片。在双管换热器的设计中，换热器的流动形式是一个重要的因素。双管换热器通常是逆流或平行流动。对于双管热交换器来说，交叉流动是行不通的。流动模式和所需的换热负荷允许计算对数平均温差。再加上估计的总传热系数，就可以计算所需的传热表面积。然后可以确定管道尺寸、管道长度和一些弯头。

板式换热器

板式换热器的结构和工作。

它由一系列间距很小的平行板组成，中间夹着翅片。板将两种流体分开，这两种流体通过板之间交替形成的通道流动。它还具有附在主要传热表面上的翅片，以增加传热面积。这提高了热交换器的效率。单个流体的单个流道中的翅片。一种典型的横流，两种未混合的流体排列如下所示，其中热量在流体“A”和流体“B”之间传递。
逆流或平行流布置也是可能的。翅片可以是平翅片（直翅片或波纹翅片）或间断翅片，并通过钎焊或钎焊连接到板上。它们更适合气体对气体的应用。板翅式换热器如图所示

板式换热器的应用：
a.牛奶冷却植物
b.汽车散热器
C空调
D食品工业

管壳式换热器

管壳式换热器由置于圆柱壳内的一束圆管组成。管轴与壳体轴平行。一种液体在管内，另一种在管上。

此类热交换器的主要部件有：
我壳
二,。管束
3前和后头部的外壳
承运挡板

挡板为管道提供支撑，并使流体沿近似垂直方向流向管道。这增加了壳侧流体的湍流，并改善了传热。挡板有各种类型，它们的类型、间距、形状取决于流量速率、壳侧压降、所需管支架、流动振动等。

流体组合可能是:
1液对液
2液气转换
3天然气对天然气

管壳式换热器的优点：

与板式冷却器相比，成本更低
能否用于操作温度和压力较高的系统中
通过管式冷却器的压降较小
由于压力测试相对容易，管道泄漏很容易定位和堵塞
在制冷系统中的管式冷却器也可以作为一个接收器。
使用牺牲阳极保护整个冷却系统免受腐蚀
由于压差的原因，管式冷却器可能是润滑油冷却的首选

管壳式换热器的缺点:

与板式冷却器相比，传热效率更低
清洗和维护是困难的，因为管冷却器需要在一端有足够的间隙来移除管巢
管式冷却器的容量不能增加。
与平板冷却器相比，需要更多的空间

壳式和盘管式换热器

管壳式换热器的结构
1.管壳式换热器由螺旋盘管组成。
2.螺旋线圈在壳体中很紧凑。
3.冷却介质通过盘管，待冷却液体从壳体顶部通过。
4.冷却后的液体从外壳底部取出。
5.通常在这种类型的热交换器中，使用逆流布置。

螺旋板式换热器

它是板式换热器的一种形式，通常由不锈钢制成。它常用于纤维素工业，热交换器受到严重的污垢和腐蚀。这种换热器的板很长，板与板之间的通道厚度必须相当小，以便在形成上下表面的板焊接在一起后，机组可以被缠绕成螺旋形的形式。这就是为什么它被称为螺旋热交换器。

这种热交换器的技术特点是：
(a)流速相对较低
（b）纯逆流换热器
（c）高度紧凑（超过700 m2/m3）
(d)只能承受10bar以下的压力

蓄热器

在热交换器中，热量通过热交换器表面或基质的蓄热和排热从热流体间歇流向冷流体，称为间接式或蓄热式热交换器或再生器。蓄热式热交换器可以是静态的，也可以是动态的。

静态类型再生器
（a）没有活动部件。
（b）由多孔介质（球、卵石、粉末等）组成，冷热流体交替通过。
(c)流量开关装置调节这两种流体的周期性流量。
（d）紧凑型，用于制冷和斯特林发动机。
（e）高温（900–1500℃）应用中的非紧凑型。
(f)对于固定式来说，成本低和坚固是必不可少的。

存储型或蓄热式换热器

储存式或再生式热交换器如图14.6所示。在这个热交换器中，能量定期储存。介质交替加热或冷却。加热期和冷却期构成1（一）个循环。

特征
(a)周期性传热-传导。
（b）传热流体可以是液体、相变、非相变。
（c）固体存储介质称为矩阵。
(d)基体可以是静止的或旋转的

蓄热器的经典应用:
(a)燃气轮机回热器:在空气进入燃烧室之前，利用燃气轮机排气对压缩空气进行加热。
（b）空气液化用反向斯特林发动机飞利浦制冷机。

热交换器的应用。

1.食品和饮料。
2.石油/化学加工。
3.碳氢化合物加工。
4.聚合物。
5.药品。
6.工业。
7.能源和电力。

一些问题和答案:

1.建议以下应用的热交换器类型-

（i）乳品厂（牛奶冷冻厂）
（ii）制冷系统的冷凝器。（家庭系统）证明你的答案是正确的

答案:热交换器的类型

1）乳品厂（牛奶冷却厂）-板式换热器
因为它是由铝合金制成的，提供了更高的传热率。
由于具有更大的表面积，与其他换热器相比，它具有更多的传热
对乳制品植物很有用。
它的重量较轻。

2）制冷系统冷凝器：-逆流管式换热器

因为表面积大，所以性能高
结构紧凑，重量轻
在管道中，通常会产生紊流，从而减少水垢的沉积。
减少安装和维护成本。

2.建议下列应用的热交换器类型

答案：

1)轧机冷水机组:-板式换热器
理由:-
a）非反应性材料。
b）防漏接头
c）两种液体不能混合
d）无毒材料
e）非腐蚀性材料

2）汽车散热器：-板式换热器（空气-水对流散热器）

理由:-
a）它用来冷却汽车的发动机
b）水随发动机流经水套，并通过对流带走热量
c）这些水进入散热器，在散热器中将热量传递给通过水管的大气空气。虽然是盘子。

3.换热器的分类及其应用

1.热交换过程的性质根据热交换过程的性质，热交换器分类如下：
（a）（i）直接接触（或开式）热交换器：-示例：（i）冷却塔；（ii）喷射冷凝器；（三）直接接触
（ii）间接接触式热交换器。
(a)再生器:-例子:(i) I.C.发动机和燃气轮机;平炉和玻璃熔化炉;(iii)高炉空气加热器。
（b）回热器示例：（i）汽车散热器，（ii）蒸汽发电厂的油冷却器、中冷器、空气预热器、省煤器、过热器、冷凝器和表面进料加热器，（iii）巴氏杀菌厂的牛奶冷却器，（iv）制冰厂的蒸发器

2.流体运动的相对方向

根据两种流体流的相对方向，热交换器分为以下三类
（i）平行流或单向流：-：例如：油冷却器、油加热器、热水器等。
(ii)逆流:-例子:制冷系统的冷却装置等。
（iii）横流。示例：-汽车散热器等。

3.设计和结构特点

根据设计和结构特点，热交换器分类如下：
（i）同心管。
(ii)壳和管
（iii）多个壳程和管程。
（iv）紧凑型热交换器：-例如：板翅式、扁平翅片管式交换器等。

4.流体的物理状态
根据流体的物理状态，热交换器分类如下：冷凝器（ii）蒸发器