空压机人员应掌握的换热器工作原理

　　空压机人员应掌握的换热器工作原理

　　换热容器是用于完成介质的热量交换的容器。其种类繁多。按照传热原理，传热原件结构形式和强化传热原件都可以进行分类。

　　按传热原理，换热容器可分为直接接触式和间接接触式两类。间接接触式再细分就是常见的蓄能式和直接传递热量的板式、管式换热器。

　　蓄能式换热器

　　蓄能式的结构紧凑，价格便宜，单位体积传热面大。适合气-气交换的场合。同时若两种流体不允许有混合的话，是不能采用蓄热式换热器的。

　　夹套式换热器

　　夹套式换热器是间壁式换热器的一种，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。广泛用于反应过程的加热和冷却。

　　沉浸式蛇管换热器

　　它结构简单，制造、安装、清洗和维修方便，价格低廉，又特别适用于高压流体的冷却、冷凝，所以现代仍得到广泛应用。但蛇管式换热器的体积大、笨重；单位传热面积金属耗量多，传热效能低。

　　喷淋式蛇管换热器

　　其优点是传热效果较沉浸式好，传热面积大而且可以改变，检修和清洗方便。缺点是喷淋不易均匀。主要用于管内流体的冷却，常设置在室外空气流通处。

　　管壳式换热器可按结构形式分为固定管板式换热器，浮头式换热器，U型管式换热器和填料函式换热器等类型。

　　单程列管式换热器

　　列管式换热器

　　列管式换热器是目前化工及酒精生产上应用最广的一种换热器。结构比较简单、紧凑、造价便宜，但管外不能机械清洗。此种换热器管束连接在管板上，管板分别焊在外壳两端，并在其上连接有顶盖，顶盖和壳体装有流体进出口接管。通常在管外装置一系列垂直于管束的挡板。同时管子和管板与外壳的连接都是刚性的，而管内管外是两种不同温度的流体。因此，当管壁与壳壁温差较大时，由于两者的热膨胀不同，产生了很大的温差应力，以至管子扭弯或使管子从管板上松脱，甚至毁坏换热器。

　　浮头式换热器

　　浮头式换热器消除了温差应力，管束可以抽出，以方便清洗管、壳程，介质间温差不受限制，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；可用于结垢比较严重的场合或管程易腐蚀场合。其缺点是小浮头易发生内漏。金属材料耗量大，成本高20%。结构复杂。

　　U型管式换热器

　　U型管式换热器结构比较简单，但管程不易清洗，只适用于洁净且不易结垢的铆料，如高压气体的换热。其缺点是管子内壁清洗困难，管子更换困难，管板上排列的管子少。优点是结构简单，质量轻，适用于高温高压条件。

　　套管式换热器

　　套管式换热器换热面积大，提高了传热效率。但检修、清洗和拆卸都较麻烦，在可拆连接处容易造成泄漏。

　　板式换热器可分为板框式换热器、螺旋板式换热器、板翅式换热器和板壳式换热器。

　　板框式换热器

　　它具有换热效率高、热损失小、结构紧凑轻巧、占地面积小、安装清洗方便、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。

　　螺旋板式换热器

　　螺旋板式是一种新型换热器，传热效率好，运行稳定性高，可多台共同工作。传热效率高，运行可靠性强，阻力小。但螺旋板式换热器要求焊接质量高，检修比较困难。重量大，刚性差，螺旋板式换热器运输和安装时应特别注意。

　　板翅式换热器

　　板翅式换热器传热效率高，适应性强，板翅式换热器可适用于：气－气、气－液、液－液、各种流体之间的换热以及发生集态变化的相变换热。

　　板壳式换热器

　　其传热系数约为管壳式换热器的2倍。结构紧凑，体积小。耐温、抗压，最高工作温度可达800℃,最高工作压力达 6.3兆帕。同时扁平流道中流体高速流动，且板面平滑，不易结垢，板束可拆出，清洗也方便。但这种换热器制造工艺较管壳式换热器复杂,焊接量大且要求高,因而它的推广应用受到一定限制。

　　按传热强化原件，换热容器可分为螺纹管换热器，波纹管换热器，纵槽管换热器，翅片管换热器和螺旋绕管换热器。

　　波纹管换热器

　　波纹管换热器是在传统的列管式换热器的基础上，应用强化传热理论及换热管独特的波峰与波谷的设计，使换热器的性能有了重大突破。

　　它继承了列管式换热器坚固、耐用、安全、可靠等优点，同时又克服了其换热能力差、易结垢等特点。缺点是抗氧化、耐高温性能较差。

　　螺纹管换热器

　　螺旋绕管换热器

　　它在设计上完全突破了传统管壳式换热器的设计思路，从材料选择到结构形式、外形体积等方面与传统管壳式换热器相比均有大幅度变化，多项技术创新使该换热器从外观到性能等各方面明显超越了传统管壳式换热器，改变了传统换热器结构简单、体积庞大、外形粗糙、效率低下的特点，是传统换热器的更新换代产品。

　　弓形换热器

　　大部分换热器都采用弓形折流板，双弓形和三弓形折流板能使两种换热介质良好的进行接触，消除换热器的死角，以提高换热目的，一般用于于大直径和大流量场合。

　　双壳程换热器

　　双壳程换热器比单壳程换热器换热效果要好。壳程流体只需要较小的流速就可以形成湍流，从而达到提高了壳程流体的对流传热系数的目的。只是由于其压降比同换热面积的换热器要大得多，所以在对压降要求较为严格的场合较少使用。

　　折流杆式换热器

　　折流杆式换热器是1970年美国菲利普石油公司首创的，其初衷是为了改善折流板换热器中流体诱导振动而设计的。其特点是壳程不再设折流板，而由折流杆组成的折流圈来代替，以达到强化传热的目的。

　　具有补偿圈的换热器

　　当两流体的温度差较大时，可在换热器的外壳适当位置上焊上一个补偿圈（或膨胀节）。当外壳和管线不同时，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。