不锈钢波纹换热管价格,换热器的结构与性能特点

换热器作为工艺过程中不可缺少的设备单元，广泛应用于石油、化工、电力、轻工、机械、冶金、交通、制药等工程领域。 据统计，在现代石化企业中，换热器投资约占装置建设总投资的30%～40%； 在合成氨装置中，换热器约占设备总数的40%。 由此可见，换热器对整个企业的建设投资和经济效益有着重要的影响。

一、换热器的分类

一、按换热器用途分类

(1)加热器：加热器用于将流体加热到所需温度，被加热的流体在加热过程中不发生相变。

(2)预热器：预热器用于对流体进行预热，以提高整个工艺装置的效率。

(3)过热器：过热器用于加热饱和蒸汽使其过热。

(4)蒸发器：蒸发器用于加热液体使其气化。

(5)再沸器：再沸器是蒸馏过程的专用设备，用于对冷凝液进行加热，使其重新加热汽化。

(6)冷却器：冷却器用于将流体冷却至所需温度。

(7)冷凝器：冷凝器用于冷凝饱和蒸汽释放潜热而凝结液化。

2、按换热器传热面形状和结构分类

(1)管式换热器：管式换热器通过管壁进行传热。 按传热管的结构可分为列管式换热器、套管式换热器和蛇管式换热器。 有几种类型的换热器和翅片管换热器。 管式换热器应用最广泛。

(2)板式换热器：板式换热器通过板面进行传热。 按传热板的结构形式可分为板式换热器、螺旋板式换热器、板翅式换热器和热板式换热器。

(3)特殊形式的换热器：这类换热器是指根据工艺的特殊要求设计的具有特殊结构的换热器。 如回转式换热器、热管换热器等。

3、按换热器所用材料分类

(1)金属材料换热器：金属材料换热器是由金属材料制成的。 常用的金属材料有碳钢、合金钢、铜及铜合金、铝及铝合金、钛及钛合金等。由于金属材料的导热系数高，这类换热器传热效率高，金属材料换热器主要用于生产。

(2)非金属材料换热器：非金属材料换热器采用非金属材料制成，常用的非金属材料有石墨、玻璃、塑料和陶瓷等。 此类换热器主要用于腐蚀性物料。 由于非金属材料导热系数低，传热效率低。

2、换热器结构及性能特点

传热装置图片

(1)管式换热器的结构形式

1.壳管式换热器

管壳式换热器又称管壳式换热器，是一种常用的标准换热设备。 它具有结构简单、坚固耐用、造价低、材料范围广、清洗方便、适应性强等优点，在换热设备中应用最广，占有主导地位。 壳管式换热器按其结构特点分为以下几种类型。

(1)固定管板换热器

它由壳体、管束、封头、管板、挡板、连接管等部件组成。 其结构特点是两块管板分别焊接在壳体两端，管束两端固定在管板上。 整个换热器分为两部分：换热管内的通道和两端相连的部分称为管程； 换热管外的通道和与其相连的部分称为壳程。 冷、热流体分别在管程和壳程连续流动。 流经管程的流体称为管程（tube side）流体，流经壳程的流体称为壳程（shell side）流体。

固定管板换热器

如果管内流体一次通过管程不锈钢波纹换热管价格，则称为单管程。 当换热器传热面积较大，所需管数较多时，为增大管内流体的流量，常将换热管平均分成若干组，使流体在管内来回多次，称为多管程。 . 管程数可取2、4、6或8。如果过大，虽然增加了管内流体的流速，从而增加了管内的对流传热系数，但也会导致流动阻力增加。 所以管子的数量不宜太多，一般是2根，管子最常见。

壳液一次通过壳程，称为单壳程。 为了增加壳流体的流速，也可以在平行于管束轴线的方向设置纵向隔板，将壳程分成多程。 壳程数是壳程中壳液沿壳轴往复的次数。

分程可以提高壳流体的流速，增加工艺流量，强化扰动，有利于强化传热。 但壳程分流范围不仅增加流阻，而且制造安装困难，工程上很少采用。 为了改善壳程传热，通常采用折流板，通过设置折流板达到强化传热的目的。

固定管板式换热器的优点是结构简单紧凑。 在相同壳径下，管数最多，旁路最少； 每根换热管均可更换，管内清洗方便。 缺点是壳程不能机械清洗； 当换热管与壳体温差较大（大于50℃）时，产生温差应力，需要在壳体上安装膨胀节，因此壳体侧压力受限于伸缩缝的强度不能太高。 固定管板换热器适用于壳程流体洁净不易结垢，两种流体温差或大或小但壳程压力不高的场合。

(2)浮头换热器

浮头式换热器的结构特点是两端管板之一与壳体不固定连接，可在壳体内沿轴向自由伸缩。 这一端称为浮头。 浮头式换热器的优点是，当换热管与壳体存在温差时，壳体或换热管膨胀时，彼此不受约束，不会产生温差应力； 打扫。 缺点是结构较复杂，用料量大，成本高； 如果浮头盖与浮管板之间的密封不严密，就会发生内漏，造成两种介质的混合。 浮头式换热器适用于壳程与管束壁温差较大或壳程介质易结垢的场合。

(3) U型管换热器

U型管换热器的结构特点是只有一个管板，换热管呈U型，管的两端固定在同一管板上。 管束可自由伸缩，当壳体与U型换热管存在温差时，不会产生温差应力。 U型管换热器的优点是结构简单，只有一块管板，密封面少，运行可靠，成本低； 管束可抽出不锈钢波纹换热管价格，管间清洗方便。 其缺点是管内不易清洗； 由于管子需要有一定的弯曲半径，管板利用率低； 管束最内层管间距大，壳程容易短路； 内胎坏了无法更换，报废率较高。 U型管换热器适用于管程与壳壁温差较大，或壳程介质易结垢，管程介质洁净不易结垢的场合，以及高温、高压和强腐蚀。 一般管道内走高温、高压、强腐蚀性介质，可减少高压空间，使密封容易解决，并可节省材料和减少热损失。

(4)填料函换热器

填料函换热器的结构特点是管板只有一端与壳体固定连接，另一端用填料函密封。 管束可自由伸缩，不会因壳壁与管壁温差产生温差应力。 填料函式换热器的优点是比浮头式换热器结构简单，制造容易，耗材少，成本低； 管束可从外壳中抽出，管内及管间均可清洗，维护方便。 其缺点是填料函的耐压能力不高，一般小于4.0MPa； 壳程介质可能通过填料函泄漏，不适用于易燃、易爆、有毒和贵重介质。 填料函换热器适用于管壳壁温差较大或介质易结垢，需经常清洗且压力不高的场合。

(5) 釜式换热器

釜式换热器的结构特点是在壳体上部设置了适当的蒸发空间，兼作蒸汽室。 管束可以是固定管板、浮头或U型管。 釜式换热器易于清洁和维护，可处理不洁和易结垢的介质，并能承受高温和高压。 适用于气液热交换，可作为结构最简单的余热锅炉。

除上述五种管壳式换热器外，还有插管式换热器、滑动管板式换热器等类型。

2.盘管换热器

盘管换热器是管式换热器中结构最简单、操作最方便的一种换热设备。 通常，根据传热方式的不同，盘管式换热器分为浸入式和喷淋式两种。

(1) 浸入式盘管换热器 这种换热器多是用弯曲的金属管，制成适合容器的形状，浸没在容器内的液体中。 两种流体分别在管内和管外进行热交换。 几种常用的线圈形状。

浸没式盘管换热器的优点是结构简单、价格低廉、易腐蚀、耐压高。 缺点是容器容积比盘管大很多，管外流体传热膜系数小，常需加搅拌装置以提高其传热效率.

(2)喷雾盘管换热器，这种换热器多用于冷却管内的热流体。 固定在支架上的蛇形管排列在同一垂直面上，热流体从下管进入，从上管流出。 冷却水从管子上方的喷淋装置均匀地喷洒在上盘管上，并沿管子外表面滴落，滴落到下盘管表面，最后汇集在管子底架中。 该装置通常放置在室外空气流通处，当冷却水在空气中蒸发时，可带走部分热量，提高冷却效果。

喷淋式盘管换热器与浸没式盘管换热器相比，具有维修清洗方便、换热效果好等优点。 缺点是体积大，占地面积大； 冷却水量大，喷涂不易均匀。 盘管换热器因其结构简单、操作方便，常用于制冷装置和小型制冷机组。

3.管式换热器

套管式换热器是由两根不同直径的直管套在一起形成一个同心套筒。 内管用U型弯头依次连接，外管相互连接。 其结构如图4 -43所示。 套管的每一段称为一个道次，道次可根据传热面积要求增减。 换热时，一种流体通过内管，另一种流体通过环形间隙，内管壁为传热面。

管式换热器

套管式换热器的优点是结构简单； 能承受高压； 传热面积可根据需要增减； the of the inner and outer of the tube can the flow rate of the fluid, and the two flow , which is heat . 缺点是单位换热面积金属消耗量大； 管接头多，不便于维护和清洁。 该型换热器适用于高温、高压、小流量流体之间的热交换。

4.翅片管换热器

翅片管换热器又称管翅式换热器。 其结构特点是在换热管的外表面或内表面有许多翅片。 常用的翅片有立式和卧式。 工业上广泛使用的几种翅片如下。

翅片与管子表面连接应紧密，否则连接处的接触热阻很大，影响传热效果。 常用的连接方式有热套、镶嵌、张力缠绕和焊接等。 此外，翅片管也可采用整体轧制、整体铸造或机加工等方法制造。

化工生产中经常遇到气体加热和冷却问题。 由于气体的对流换热系数很小，当与气体换热的另一种流体是水蒸气冷凝或冷却水时，气体侧的热阻就成为传热的控制因素。 此时要加强传热，就需要增加气体侧的对流换热面积。 换热管气体侧装有翅片，不仅增加了气体侧的传热面积，而且增强了气体的湍流度，降低了气体侧的热阻，提高了气体传热系数。

当然，安装翅片会增加设备成本，但一般当两种流体的对流传热系数之比超过3:1时，采用翅片管换热器在经济上是合理的。 翅片管换热器作为一种空气冷却器，在工业上得到了广泛的应用。 用风冷代替水冷，不仅可以在缺水地区使用，在水源充足的地方，采用风冷也取得了较大的经济效益。

(2)板式换热器的结构形式

1.板式换热器

板式换热器简称板式换热器，其结构如图4-46所示。 它由一组平行排列的矩形薄金属板夹装在支架上组成。 相邻两块板片的边缘衬有垫片，板片之间受压后形成密封的流体通道，通道的大小可以通过垫片的厚度来调节。 在每块板的四个角上分别开有一个圆孔，其中两个圆孔与板面上的流道相通，另外两个圆孔不相通。 它们的位置交错排列在相邻的板上，分别为两种流体形成通道。 冷热流体在板的两侧交替流动，通过金属板进行热交换。

板片是板式换热器的核心部件。 为了使流体均匀流过板面，增加传热面积，促进流体的湍流，板面常被冲压成凹凸波纹状。 波纹的形状有几十种，常用的波纹有水平波纹和人字波纹。 以及弧形波纹等。

板式换热器的板片

板式换热器的优点是结构紧凑，单位体积设备传热面积大； 装配灵活，板片数量可根据需要增减调整传热面积； 板面的波纹使截面变化复杂，流体的扰动增强。 ，传热效率高； 拆装方便，有利于维护和清洁。 缺点是处理能力小； 工作压力和温度受垫片材料性能的限制，不宜过高。 板式换热器适用于经常需要清洗，工作环境非常紧凑，工作压力在2.5MPa以下，温度-35℃~200℃的场合。

2.螺旋板换热器

如图4-48所示，螺旋板式换热器由两块平行的金属薄板按一定间距制成。 两块金属薄板形成两条同心螺旋通道，两板之间焊有定距柱保持通道距离，螺旋板两侧焊有盖板。 冷热流体分别通过两个通道，通过薄板进行热交换。

常用的螺旋板式换热器根据不同的流动方式分为四种类型：

(1)Ⅰ型螺旋板换热器的两条螺旋通道两侧全部焊接密封，为不可拆式结构，如图(a)所示。 在换热器中，两种流体呈螺旋流动，通常冷流体从外周流向中心，热流体从中心流向外周，呈完全逆流。 此类换热器主要用于液体与液体之间的传热。

(2)Ⅱ型螺旋板换热器中，一个螺旋通道两侧焊接密封，另一通道两侧开口，如图(b)所示。 在换热器中，一种流体沿螺旋通道流动，另一种流体沿换热器轴向流动。 此类换热器适用于两种流体流速相差很大的场合，常用作冷凝器、气体冷却器等。

(3)Ⅲ型螺旋板换热器Ⅲ型螺旋板换热器结构如图(c)所示。 在换热器中，一种流体呈螺旋状流动，另一种流体呈轴向和螺旋状组合流动。 这种结构适用于蒸汽冷凝。

(4) G型螺旋板换热器 G型螺旋板换热器结构如图(d)所示。 这种结构也叫塔式，常安装在塔顶作为冷凝器。 立式安装，下部与塔顶法兰连接。 气体从底部进入中心管上升到顶盖，沿轴向自上而下流过螺旋通道被冷凝。

螺旋板换热器原理

螺旋板换热器的优点是由于惯性离心力的作用和定距柱的干涉，螺旋通道内的流体可以在较低的雷诺数下达到湍流，允许有较高的流速，所以传热系数大； 由于流速高和惯性离心力的作用，流体中的悬浮物不易沉降，因此螺旋板换热器不易结垢和堵塞； 由于流体流动时间长，两种流体可以完全相反，可以在温差很小的情况下运行，可以充分利用低温热源； 结构紧凑，单位体积换热面积约为管壳式换热器的三倍。 其缺点是：使用温度和压力不宜过高，目前最大使用压力为2MPa，温度在400℃以下； 由于整个换热器是卷制的，一旦发现泄漏，维修起来非常困难。

3.热板换热器

热板式换热器是一种新型高效板式换热器，其基本传热单元为热板。 其成型方法是将两层或多层金属板按等阻流原理点焊或缝焊成各种图案，边焊边封边形成一个整体。 板片之间的空间在高压下膨胀，以实现最佳的流道结构。 每层金属板的厚度可以相同也可以不同，板数可以是双层或多层，从而形成多种传热面形式的热板，如不等长的双层热板厚度（图a）等厚双层热板（图b），三层不等厚热板（图c），四层等厚热板（图d）等，可以是设计时根据需要选择。

热板式换热器传热板的传热面形式。

热板式换热器流动状态最佳，阻力小，换热效率高； 可根据工程需要制成各种形状，并可根据介质性能选用不同的板材。 热板式换热器可用于加热、保温、干燥、冷凝等多种工艺。 作为一种新型换热器，具有广阔的应用前景。

(3)热管换热器的结构形式

以热管为传热单元的热管换热器是一种新型高效换热器，它由壳体、热管和隔板组成。 热管作为主要传热元件，是一种具有高导热性能的传热器件。 它是一种真空容器，其基本组成部分是外壳、吸液芯和工作液。 外壳抽真空后，充入适量的工作液，密闭的外壳形成热管。 当热源向一端供热时，工作流体从热源吸收热量而蒸发，携带潜热的蒸汽在压力差的作用下高速输送到壳体的另一端，并放出潜热向冷源冷凝，冷凝水返回热端，再次沸腾汽化。 如此反复循环，热量不断从热端传递到冷端。

热管图

热管按冷凝水循环方式分为吸液芯热管、重力热管和离心热管三种。 吸液芯热管的冷凝水在毛细管的作用下返回热端。 这种热管可以在失重状态下工作； 重力式热管的冷凝水靠重力回流到热端，其传热是单向的，一般立式离心热管靠离心力将冷凝水回流到热端，通常用于旋转的冷却部分。

根据工作流体的工作温度，热管分为低温热管、低温热管、中温热管和高温热管四种。 低温热管工作在200K以下，工作液体包括氮气、氢气、氖气、氧气、甲烷、乙烷等； 低温热管工作在200~550K范围内，工作液体包括氟利昂、氨水、丙酮、乙醇、水等；中温热管工作在550~750K范围内，工作液体包括热电导率A、汞、铯、水和钾钠混合物等； 高温热管工作在750K以上，工作流体包括液态金属钾、钠、锂、银等。

热管的传热特点是热管内的传热是通过沸腾汽化、蒸汽流动和蒸汽冷凝三个步骤进行的。 由于沸腾和冷凝的对流传热强度很大，而蒸汽流阻损失很小，热管两端的温差可以很小，即可以传递较大的热流很小的温差。 因此特别适用于低温差传热和一些等温要求高的场合。 热管换热器具有结构简单、使用寿命长、工作可靠、适用范围广等优点，可用于气-气、气-液、液-液之间的热交换过程。 下图为热管换热器的应用实例。