换热器简介

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。在大多数热工程应用中，两种流体都处于运动状态，传热的主要模式是对流。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、热机中的油冷却器、巴氏杀菌工厂中的牛奶冷却器。

热交换器分类:

1.按结构分类:

• 管式热交换器。
• 板式热交换器。
• 扩展表面热交换器。
• 再生热交换器。

2.按转移过程分类:

• 间接接触式换热器。
• 直接接触热交换器。

3.按流量安排分类:

• 平行流换热器。
• 逆流热交换器。
• 横流式热交换器。

4.根据通行证安排进行分类：

• 单程安排。
• 多通道安排。

5.按表面密实度分类:

• 气转液
• 紧凑型(β≥700 m2/m3)
• 非紧（β≤ 700平方米/立方米）
• 液-液和相变
• 紧凑型（β≥ 400平方米/立方米）
• 非紧凑型(β≤400 m2/m3)

6.根据多种流体进行分类：

• 两个液体。
• 三种液体。
• N-fluids。

7.根据流体的相进行分类。

• 气体-液体。
• 液体。
• 煤气。

热交换器材料:

1.铝
2.不锈钢
3.铜

管内换热器：

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:双管热交换器，在其最简单的形式，只是一个管道在另一个更大的管道。一种流体流经内管，另一种流体流经两管之间的环空。内管的壁是传热面。如左图所示，为了使整个装置更紧凑，管道通常要向后折叠多次。
术语“发夹式热交换器”也用于图中配置的热交换器。发夹式热交换器可能只有一个内部管道，也可能有多个内部管道，但它始终具有双回功能。一些换热器广告在发夹式或双管式换热器中使用翅片管。这些始终是纵向翅片，而不是横流翅片管热交换器中使用的更常见的径向翅片。在双管换热器设计中，一个重要因素是换热器中的流型类型。双管热交换器通常为逆流或平行流。对于双管换热器，横流不起作用。流型和所需的热交换负荷允许计算对数平均温差。再加上估计的总传热系数，可以计算所需的传热表面积。然后可以确定管道尺寸、管道长度和弯头数量。

板式换热器

板式换热器的结构和工作。

它由一系列间隔很近的平行板组成，板与板之间有翅片。板块将两种流体分开，两种流体通过板块之间交替形成的通道流动。它也有翅片附在主换热表面，以增加传热面积。这提高了热交换器的效率。来自单个流体通道的鳍片。下面是一个典型的交叉流，两种流体未混合排列，其中热量在流体“A”和流体“B”之间传递。
逆流或平行流动的安排也可以。翅片可以是普通翅片(直的或波纹的)或间断的，并通过铜焊或焊接连接到板上。它们更适合于气体对气体的应用。板翅式换热器如图所示

板式换热器的应用:
A.牛奶冷冻厂
b.汽车散热器
c。空调
d。食品行业

管壳式换热器

管壳式热交换器由一束圆管置于圆柱形壳内组成。管轴与壳轴平行。一种液体在管子里，另一种在管子上。

这种换热器的主要部件有:
我。
2管束
三、壳体前后联箱
四、挡板

挡板为管道提供支撑，并使流体流偏转至与管道大致垂直的方向。这会增加壳程流体的湍流，并改善传热。现有各种类型的挡板，其类型、间距、形状取决于流量速率、壳侧压降、所需的管支撑、流动振动等。

流体组合可以是：
1液体到液体
2液体转化为气体
3气转气

管壳式换热器优点:

• 比板式冷却器便宜
• 可用于工作温度和压力较高的系统中
• 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
• 制冷系统中的管式冷却器也可以用作接收器。
• 使用牺牲阳极保护整个冷却系统免受腐蚀
• 由于压力差，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：

• 传热效率较板式冷却器低
• 由于管式冷却器的一端需要足够的间隙来拆除管套，因此清洁和维护非常困难
• 管式冷却器的容量不能增加。
• 与板式冷却器相比，需要更多的空间

壳式和盘管式换热器

壳管式换热器的结构
1.壳式和盘管式换热器由螺旋盘管组成。
2.螺旋线圈在壳体中是紧凑的。
3.冷却介质通过线圈，待冷却的液体从壳体的顶部通过。
4.冷却后的液体从外壳底部取出。
5.在这种类型的热交换器中，通常采用逆流布置。

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。它通常用于纤维素行业，换热器受到严重污染和腐蚀。这种类型的热交换器的板非常长，板之间的通道厚度必须非常小，以便在形成上下表面的板焊接在一起后，装置可以缠绕成螺旋类型这就是为什么它被称为螺旋式热交换器。

这种换热器的技术特点是:
(a)流速相对较低
(b)纯逆流换热器
(c)高度紧凑(大于700 m2/ m3)
（d） 只能承受高达10巴的压力

再生器

在热交换器中，热通过换热器表面或基质的蓄热和排热从热流体到冷流体的间歇流动被称为间接或蓄热式热交换器或蓄热器。蓄热式换热器可以是静态的，也可以是动态的。

静态式再生器
(a)无活动部件。
(b)由多孔介质(球、卵石、粉末等)组成，热流体和冷流体交替通过。
（c） 流量切换装置调节两种流体的周期性流量。
(d)用于制冷和斯特林发动机的紧凑型。
(e)在高温(900 - 1500oC)环境下不紧凑。
（f） 低成本和坚固性是固定式的基本要求。

蓄热式或蓄热式热交换器

存储类型或蓄热式换热器如图14.6所示。在这种热交换器中，能量是定期储存的。介质加热或冷却交替进行。加热周期和冷却周期为1个循环。

特性
（a） 周期性热传导。
(b)传热流体可以是液体、相变流体和非相变流体。
(c)固体存储介质称为基质。
（d） 矩阵可以是静止的，也可以是旋转的

再生器的经典应用：
（a） 燃气轮机再生器：在空气进入燃烧室之前，通过燃气轮机排气对压缩空气进行加热。
(b)反向斯特林发动机用于空气-飞利浦制冷机的液化。

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热交换器应用。

1.食物和饮料。
2.石油/化工处理。
3.碳氢化合物处理。
4.聚合物。
5.制药行业。
6.工业的
7.能源和电力。

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一些问题和答案：

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1.建议下列应用的热交换器类型

(i)奶牛场(牛奶冷冻厂)
(ii)制冷系统的冷凝器。(家庭系统)证明你的答案

答案：热交换器的类型用于

1)乳品厂(牛奶冷冻厂)-板式换热器
因为它是由铝合金组成的，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
这对乳品厂很有用。
它重量较轻。

2)制冷系统冷凝器:-逆流管式换热器

因为表面积大，性能好
结构紧凑，重量轻
在管道中，通常会产生湍流，从而减少水垢沉积。
安装和维护成本更低。

2.建议下列应用的热交换器类型

答案:

1） 磨机冷却装置：-板式换热器
理由：-
一)无电抗材料。
b)不漏的关节
c)两种液体不得混合
d)无毒材料
e)非腐蚀性材料

2)汽车散热器-板管式换热器(空气-水对流散热器)

理由：-
它被用来冷却汽车的发动机
b)水随发动机流过夹套，通过对流带走热量
c)这些水进入散热器，在那里它把热量传递给通过水管的大气中的空气。虽然盘子。

3.换热器的分类及其应用

1.热交换器根据热交换过程的性质分为以下几种:
(a) (i)直接接触(或开放式)热交换器:-示例:(i)冷却塔;喷射式冷凝器;(3)直接接触
(ii)间接接触式换热器。
（a） 再生器：-示例：（i）内燃机和燃气轮机；（ii）平炉和玻璃熔窑；（iii）高炉空气加热器。
例如:(i)汽车散热器，(ii)油冷却器、中间冷却器、空气预热器、省煤器、过热器、冷凝器和蒸汽发电厂的表面给水加热器，(iii)巴氏杀菌厂的牛奶冷却器，(iv)冰厂的蒸发器

2.流体运动的相对方向

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

3.设计和结构特点

根据设计和结构特点，换热器分为以下几种:
(我)同心管。
（二）管壳
(iii)多个管壳通道。
(iv)紧凑型换热器:-示例:板翅、扁平翅片管式换热器等。

4.流体的物理状态
根据流体的物理状态，热交换器可分为以下几种:冷凝器(ii)蒸发器

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