波纹管换热器的基本结构及分类

换热器知识

波纹管换热器基本结构及适用范围

波纹管换热器的结构按管板、壳体及其配合部分的形式可分为固定管板式、浮头式、釜式。

波纹管换热器的基本结构及分类

U 型管式四种结构型式，与管壳式换热器中的固定管板式、浮头式、釜式及U 型管式四种结构型式大体上相同，所不同的是内部主要传热元件（换热管）不同而已。波纹管换热器采用带波纹的换热管，而管壳式换热器采用光滑的直管作为换热管。具体选用哪种类型的换热器要根据工作条件全面衡量．同时应选择合适的流速来提高传热系数。

1．固定管板式波纹管换热器

这类换热器的特点是结构简单、紧凑，不堵不漏，运行平稳，安全可靠。换热管便于更换。在同样的筒体直径内，排管数目最多。管程可分成任何程数，可以改变程数来改变管内流体的流速。然而，壳程清洗比较困难，不能进行机械清洗。筒体与换热管之间的膨胀差由波纹管加以补偿，但补偿量不能太大。

固定管板式波纹管换热器适用于温度小干350℃、压为小于6.4MPa 的场合，但最高温度与最大压力不能同时出现。

2．浮头式波纹管换热器

浮头式波纹管换热器的特点是管束可以随意从筒体内抽出，管束的膨胀不受筒体的约束，不会产生温差应力。膨胀量可大可小，管程可分成多管程，能在较高的温度和压力条件下工作。但这类换热器结构复杂，造价高，材料消耗大，在装配时要考虑换热管的受力情况，防止波纹换热管在不正常情况下工作。由于浮头端封头操作中无法检查，所以在制造、安装时要特别住意其密封性，否则易发生内漏。另外，管束与筒体之间的环隙较大，设计时要避免短路。

浮头式波纹管换热器几乎适用于任何场合，特别是壳程介质易堵易结垢的场合，此类换热器使用起来更加便利。

3．釜式波纹管换热器

釜式波纹管换热器上部设置适当的蒸发空间，同时兼有蒸发室的作用。蒸发室的尺寸由蒸汽的性质、选择的流速来决定。概算时一般取最大直径为小端直径的1.5~2倍，液面高度通常比最上部的管子至少高出500mm 。这类换热器与浮头式相差不多，但制造起来比浮头式更难一些。相对来说，其费用也高一些。这类换热器主要应用于石化行业，重沸器是其应用的一个典型例子。对干不洁净的工作介质和压力高的情况均能适用。

4．U 型管式波纹管换热器

U 型管式波纹管换热器的特点是管束不受约束，可以自由伸缩，不会因为管束与筒体之间的温差而产生温度应力。与浮头式相比，其结构简单，密封连接少，管束可以抽出进行清洗，而巨管束重量轻，易于抽出。由于只有一块管板，且无浮头，所以造价要比浮头式低。 然而，这类换热器在管板上排列的管子较少，管束中心一带存在间隙，流体易于短路．影响传热效果．另外，U 型管式波纹管换热器在制造上的主要难题是弯管问题，因此波纹换热管在制造成U 型管时采用组合件较好。由于U 型波纹换热管在弯管范围内的曲率不一，管子的长度不同，因此介质分布不均，里层的换热管不能更换，因而只能采用堵管的方式来解决管子的泄漏问题。管子堵了之后，报废率大（一根U 型波纹换热管相当于两根直波纹换热管）。由于管板只有一块，没有第二块管板的支撑作用，因此在相同情况下，比其它类型的管板要厚一些。U 型管式波纹管换热器不可能是单管程的，当流体的流量很大时，压力损失非常大，因此这是一个明显的缺点。同时，对于大直径的换热设备，U 型管部分的支承也是一个比较突出的问题。

U 型管式波纹管换热器适用于管束与筒体温度相差较大，或壳程介质易于结垢，需要清洗，又不适宜采用浮头式或固定管板式的场合。特别适用于高温高压流体，腐蚀性介质走管程的情况，因为这样，高压空间小，可以减轻重量，节省耐蚀材料，减少热损失和节约保温材料。一般情况，U 型管式波纹管换热器用于居民区、楼堂馆所的生活热水系统中居多。 当然，波纹管换热器的型式除上面介绍的四种主要类型外，还有一些特别用途的换热器，由于他们的特殊性及局限性，在这里就不一一介绍。

波纹管换热器的分类

波纹管换热器按使用可分为：加热器、冷凝器、蒸发器、重沸器、冷却器、预热器、深冷器、过热器。

加热器是把流体加热至必需的温度所使用的波纹管换热器，被加热流体没有发生相变，如电厂首站用于供暖的加热器。

冷凝器是用于冷却凝结性气体，并使其凝结液化的波纹管换热器。凝结气体包括有机气体（如汽油气、乙醚气等）和无机气体（如水蒸汽等），把水蒸汽冷凝为水的换热器叫凝汽器。

蒸发器是用于加热流体并使其蒸发的波纹管换热器。

重沸器是用于使装置中冷凝的液体再加热，并使其蒸发的波纹管换热器。这种换热器大部分被应用于石化工业。

过热器是用于把流体（一般是气体）加热到过热状态而使用的波纹管换热器。冷却器是

用于把流体冷却到必要温度而使用的波纹管换热器。如食品行业使用的冷却器，是把20℃以上的液体冷却到1~2℃。

预热器是预先加热流体使后序操作中的效率得到改番而使用的波纹管换热器。如电厂中煤的燃烧需用空气，将其预热至l00℃以上，这样燃烧起来就比较充分，热效率得到提高。 深冷器是用于把流体冷却到0℃以下的很低温度所使用的波纹管换热器。

波纹管换热器技术知识

换热器的发展概况

换热器作为一种传热设备，被广泛地应用于炼油、化工、轻上、油田输油加热、城市的集中供暖等领域。特别是从70年代以来，由于世界各国对能源危机的逐渐认识，对换热器的设计、制造、结构改进及传热机理的研究从未间断过，各国科技工作者纷纷寻找节约能源的途径，其中换热器以及换热元件的研究、开发越来越受到人们的重视。尤其是电子计算机的应用，不仅节省了大量的人力、物力，提高了效率，而且可以进行最优设计与控制，使其达到最佳技术经济性能。

随着科学技术的不断发展，适用于各种工况的不同结构的换热器应运而生，而在换热设备中应用最为广泛的是管壳式换热器，它比较容易清洗，易损件答易更换，特别的结构型式允许这种换热器满足几乎所有的场合，包括特别低和恃别高的压力和温度、大的温差、蒸发与凝结以及严重污染和具有腐蚀性流体的情况。然而，这种换热器传热系数较低，因而决定了其体积很大。同时，这种换热器易堵易结垢，清洗、维护工作量较大。60年代后期，我国独创制成了一种新型高效的伞板式换热器，它不仅具有一般板式换热器的特点（结构紧凑重量轻、传热系数大等），而且还具有螺旋通道兼有螺旋板换热器的一些特点（减少污垢沉积，不易结垢）。近年来，由于铝及铝合金钎焊技术的不断完善，促使另一种高效紧凑式的新型换热器，即板翅式换热器得到广泛地应用。但这几种换热器都具有自身的局限性，不能用于大流量、高温高压以及有严重污垢和腐蚀的场合，因而在石油、化工等重要领域的应用还很少。最近加多年，热管技术的不断完善，使得热管换热器在工业生产上的应用得到迅猛发展，然而其制造工艺比较复杂，因而在一定程度上限制了它在工业领域的大量应用。 近几年来，波纹管换热器的出现，标志着一场换热领域变革的到来。它是弹性力学与传热学两大技术学科较完善的结合，是管壳式换热器的一次深刻的革命。它是在原有传统管壳式换热器结构的基础上，用带有波纹的换热管取代了传统换热器中的光管，使流体在管内、管外形成充分强化的湍流，从而达到强化传热的目的。它继承了管壳式换热器坚固耐用、安全可靠等恃点，可用干几乎所有的场合，同时又克服了其换热能力差，易堵易结垢等缺点。与其它类型换热器相比，其综合性能指标处于领先水平。

波纹管换热器强化传热机理

根据传热学知道，要增加换热设备所传递的热量有三条途径：提高传热系数；增大换热面积；增大对数平均温差。

增大对数平均温差，这与流体流经换热器前后的工况有关。近年来，用热力学第二定律分析换热器的工作情况知道，要尽量减少换热器的㶲值，这样一来，非但不能增加对数平均温差，有时还要设法减小对数平均温差以降低拥值，如若一味地选择高对数平均温差，势必会导致能耗的大幅度增加，这是不可取的途径。

在同样的条件下，随着换热面积的增加，换热量也随之增加。对一个换热系统来说，从经济效果来看，在一定限度内增大换热面积是有利的：但一味地增加换热面积，又会造成设备体积的庞大，成本的大幅度增加。因此，单纯增加换热面积，有时是得不偿失的，应综合权衡其利弊。

长期以来，提高设备的传热系数一直是各国研究的方向。要想提高传热系数, 必须使管内外的流体的换热系数相匹配，才能使传热系数大幅度增加。另外，降低换热管内外表面的结垢程度，减小换热管的壁厚，都可以使传热系数得到不同程度地提高。而管内外的换热系数以及污垢系数又与换热管的传热表面有很大关系，因此提高传热系数的研究方向之一是研制、开发新型高效的换热元件—波纹换热管，由它组成的换热器称为波纹管换热器。工作时，流体在波纹管内、外不停地流动，流体的速度不断地变化，形成对换热管管壁的“冲刷”作用，因此，“撕裂”边界层，使换热管内外表面的传热均得到明显地增强。

波纹管换热器有如下主要待点：

传热系数高

由于流体在管内外形成充分强化的湍流，因而传热系数大大提高。

抗污垢作用

由于流体不断改变方向而“冲刷”壁面，因而沉积物质不易在壁面停留。

另外，该元件的截面呈大波纹形，耐压能力大大提高。因此可以采用薄壁的不锈钢材料，防腐能力也大大增强。同时又由于具有波纹，加之波纹的“热胀冷缩”作用，使垢层产生裂纹而脱落，随着流体的“冲刷”作用而“洁净”了管壁。因此，波纹管换热器能够保持连续而稳定的高效换热性能。

总之，用波纹管作为换热元件，实现了强化传热。波纹管换热器的传热系数比原管壳式换热器提高了很多，由于管壁很薄，其外径与内径之比近似为1。

波纹管换热器与其它类型换热器的比较

波纹管换热器的主要元件（波纹换热管）的换热系数在相同雷诺数下远高于光滑管，这

说明采用波纹管换热器在相同换热量下可减少换热面积。由于波纹管具有很高的换热系数，因此不必采用很高的流速，这样可以降低波纹管换热器的阻力，减少换热器附属设备投资，同时也可以降低换热器的运行费用。波纹管换热器的传热系数，在相同的流速下，是管壳式换热器的二倍以上。从综合效果而言，波纹管换热器优于其它类型换热器。

换热器的构造原理

换热器是实现化工生产过程中热量交换和传递不可缺少的设备。在热量交换中常有一些腐蚀性、氧化性很强的物料，因此，要求制造换热器的材料具有抗强腐蚀性能。换热器的分类比较广泛：反应釜 压力容器 冷凝器 反应锅 螺旋板式换热器 波纹管换热器 列管换热器 板式换热器 螺旋板换热器 管壳式换热器 容积式换热器 浮头式换热器 管式换热器 热管换热器 汽水换热器 换热机组 石墨换热器 空气换热器 钛换热器 换热设备，要求制造换热器的材料具有抗强腐蚀性能。它可以用石墨、陶瓷、玻璃等非金属材料以及不锈钢、钛、钽、锆等金属材料制成。但是用石墨、陶瓷、玻璃等材料制成的有易碎、体积大、导热差等缺点，用钛、钽、锆等稀有金属制成的换热器价格过于昂贵，不锈钢则难耐许多腐蚀性介质，并产生晶间腐蚀。

板式换热器的构造原理、特点：

板式换热器由高效传热波纹板片及框架组成。板片由螺栓夹紧在固定压紧板及活动压紧板之间，在换热器内部就构成了许多流道，板与板之间用橡胶密封。压紧板上有本设备与外部连接的接管。板片用优质耐腐蚀金属薄板压制而成，四角冲有供介质进出的角孔，上下有挂孔。人字形波纹能增加对流体的扰动，使流体在低速下能达到湍流状态，获得高的传热效果。并采用特殊结构，保证两种流体介质不会串漏。

螺旋板式换热器的构造原理、特点：

螺旋板式换热器是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。 列管式换热器的构造原理、特点：

列管式换热器（又名列管式冷凝器），按材质分为碳钢列管式换热器，不锈钢列管式换热器和碳钢与不锈钢混合列管式换热器三种，按形式分为固定管板式、浮头式、U 型管式换热器，按结构分为单管程、双管程和多管程，传热面积1～500m2，可根据用户需要定制。 换热设备介绍：换热设备是实现化工生产过程中热量交换和传递不可缺少的设备。在热量交换中常有一些腐蚀性、氧化性很强的物料，因此，要求制造换热设备的材料具有抗强腐蚀性能。它可以用石墨、陶瓷、玻璃等非金属材料以及不锈钢、钛、钽、锆等金属材料制成。但

是用石墨、陶瓷、玻璃等材料制成的有易碎、体积大、导热差等缺点，用钛、钽、锆等稀有金属制成的换热设备价格过于昂贵，不锈钢则难耐许多腐蚀性介质，并产生晶间腐蚀。 管壳式换热器的构造原理、特点：

管壳式换热器是进行热交换操作的通用工艺设备。广泛应用于化工、石油、石油化工、电力、轻工、冶金、原子能、造船、航空、供热等工业部门中。特别是在石油炼制和化学加工装置中，占有极其重要的地位。换热器的型式。

容积式换热器的构造原理、特点：

自动控温节能型容积式热交换器，它充分利用蒸汽能源、高效、节能，是一种新型热水器。普通热水器一般需要配置水水热交换器来降低蒸汽凝结水温度以便回用。而节能型热交换器凝结水出水温度在45℃左右，或直接回锅炉房重复使用。这样减少了设备投资，节约热交换器机房面积，从而降低基建造价，因此节能型容积式热交换器深受广大设计、用户单位欢迎。钢衬铜热交换器比不锈钢热交换器经济，并且技术上有保证。它利用了钢的强度和铜的耐腐蚀性，即保证热交换器能承受一定工作压力，又使热交换器出水质量好。钢壳内衬铜的厚度一般为1.0mm 。钢衬铜热交换器必须防止在罐内形成部分真空，因此产品出厂时均设有防真空阀。此阀除非定期检修是绝对不能取消的。部分真空的形成原因可能是排出不当，低水位时从热交换器，或者排水系统不良。水锤或突然的压力降也是造成压负的原因。 浮头式换热器的构造原理、特点：

浮头式换热器其一端管板与壳体固定，而另一端的管板可以在壳体内自由浮动。壳体和管束对热膨胀是自由的，故当两种介质的温差较大时，管束与壳体之间不会产生温差应力。浮头端设计成可拆结构，使管束可以容易地插入或抽出，这样为检修和清洗提供了方便。这种形式的换热器特别适用于壳体与换热管温差应力较大，而且要求壳程与管程都要进行清洗的工况。

管式换热器的构造原理、特点：

DLG 型列管式换热器利用热传导和热辐射的原理，烟道气通过管程与逆流通过壳程的空气进行能量交换，从而达到输出洁净热空气的目的。该换热器结构紧凑，运行可靠，列管采用耐高温的薄壁波纹管，增加发传热面积和换热效率。广泛应用于化工、制药、轻工等行业废气余热利用和空气加热。

热管换热器的构造原理、特点：

热管是一种高效传热元件，其导热能力比金属高几百倍至数千倍。热管还具有均温特性好、热流密度可调、传热方向可逆等特性。用它组成热管换热器不仅具有热管固有的传热量大、温差小、重量轻体积小、热响应迅速等特点，而且还具有安装方便、维修简单、使用寿

命长、阻力损失小、进、排风流道便于分隔、互不渗漏等特点。热管是由内壁加工有槽道的两端密封的铝（轧）翅片管经清洗并抽成高真空后注入最佳液态工质而成，随注入液态工质的成分和比例不同，分为KLS 低温热管换热器、GRSC-A 中温热管换热器、GRSC-B 高温热管换热器。热管一端受热时管内工质汽化，从热源吸收汽化热，汽化后蒸汽向另一端流动并遇冷凝结向散热区放出潜热。冷凝液借毛细力和重力的作用回流，继续受热汽化，这样往复循环将大量热量从加热区传递到散热区。热管内热量传递是通过工质的相变过程进行的。 将热管元件按一定行列间距布置，成束装在框架的壳体内，用中间隔板将热管的加热段和散热段隔开，构成热管换热器。

热管是由美国发明的，最初被用于航天技术和核反应堆，以解决向阳面和背阴面受热不均匀。20世纪90年代被用于民用空调，由于其优越的导热性，受到越来越广泛的重视，目前在计算机、雷达等高科技领域被广泛应用。

汽水换热器的构造原理、特点：

该换热器是在板式换热器的基础上加装降温与降压器而组成的，利用调节器对高蒸汽或高温水进行一级换热使之降之150℃以下。进入板式换热器进行换热，适用于高温蒸汽及高温水(150℃以上) 。这种装置集板式换热器同时具有降温与降压器的优点。使换热器更加充分地进行热量交换。

空气换热器的构造原理、特点：

加热炉窑为了降低能耗，在烟道中设置空气换热器，以回收烟气中的大量余热，达到节约燃料、降低生产成本，提高燃烧温度、增加炉子的产量。空气换热器是余热利用的理想设备，在轧钢加热炉、热处理炉、煅造加热炉等各种工业炉窑上得到广泛应用。炉用空气换热器的种类很多， 目前国内外绝大多数采用的是金属换热器，空气换热器是利用炉窑排出的尾气热量将空气预热至一定的温度后返回炉内助燃或用于其它设备。金属换热器具有体积小、热交换效率高、严密性好、结构简单等特点。

波纹管换热器的构造原理、特点：

产品特点一种新型的强化传热节能型高效换热设备，在传统列管式换热器的基础上，采用强化传热技术，是对传统各类换热器的重大突破。公称通径DN325～2000mm ；公称压力P0.6～.4Mpa ；换热管规格Ф19, Ф25, Ф32, Ф42. 壁厚0.5～1.0；工作介质水－水、汽－水、油－水、油－油等多种换热介质。总传热系数水－水K ＝2000～3500w/㎡；汽－水K ＝2500～4000w/㎡；其它介质视介质物理性能及工况而定。优性能传热效率高，防腐能力好，不污、不堵、不易结垢，无需维护，密封可靠，运行平稳，占地少，节省投资。

石墨换热器的构造原理、特点：

圆块孔式石墨换热器由柱形不渗透性石墨换热块、石墨上下盖和其间的氟氧橡胶（或柔性石墨）O 型圈及金属外壳、压盖等组装而成。是目前较先进、性能较优越的一种石墨换热器。圆柱形石墨换热块有较高的结果强度，并易与解决密封问题；在密封中采用氟橡胶（或柔性石墨）O 型圈密封介质，加装压力弹簧作为热胀冷缩的自动补偿，以起到密封保持作用；采用短通道提高紊流程度使设备结构度高、耐温耐压性能强、抗热冲击性能好、体积利用率高、传热效果好并便于装拆检修。设备纵向孔走腐蚀性介质，横向孔走非腐蚀性介质。 换热机组的构造原理、特点：

换热机组是一次热网与用户之间的直接桥梁，从一次热网得到热量，自动连续地转换为用户需要的生活用水及采暖用水，适用于空调（供暖供冷），采暖，生活用水（洗浴）或其他换热回路（如地板供热，工艺水冷却等）。换热机组与中华人民共和国建设部发布的板式换热机组城镇建设行业标准保持高度一致，也可根据客户的具体要求和实际工况设计加工非标准机组。换热机组由板式换热器、循环水泵、补水泵、过滤器、阀门、机组底座、热计量表、配电箱、电子仪表及自控系统等组成。热源的蒸汽或高温水从机组的一次侧供水口进入板式换热器，二次侧的低温回水经过过滤器除污，通过循环泵也进入板式过滤器，两种不同温度的水经过热交换，二次侧将热量输送给热用户。

各种换热器原理及特点

板式换热器的构造原理、特点：

板式换热器由高效传热波纹板片及框架组成。板片由螺栓夹紧在固定压紧板及活动压紧板之间，在换热器内部就构成了许多流道，板与板之间用橡胶密封。压紧板上有本设备与外部连接的接管。板片用优质耐腐蚀金属薄板压制而成，四角冲有供介质进出的角孔，上下有挂孔。人字形波纹能增加对流体的扰动，使流体在低速下能达到湍流状态，获得高的传热效果。并采用特殊结构，保证两种流体介质不会串漏。

螺旋板式换热器的构造原理、特点：

螺旋板式换热器是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。 列管式换热器的构造原理、特点：

列管式换热器（又名列管式冷凝器），按材质分为碳钢列管式换热器，不锈钢列管式换热器和碳钢与不锈钢混合列管式换热器三种，按形式分为固定管板式、浮头式、U 型管式换热器，按结构分为单管程、双管程和多管程，传热面积1～500m2，可根据用户需要定制。 管壳式换热器的构造原理、特点：

管壳式换热器是进行热交换操作的通用工艺设备。广泛应用于化工、石油、石油化工、电力、轻工、冶金、原子能、造船、航空、供热等工业部门中。特别是在石油炼制和化学加工装置中，占有极其重要的地位。换热器的型式。

容积式换热器的构造原理、特点：

自动控温节能型容积式热交换器，它充分利用蒸汽能源、高效、节能，是一种新型热水器。普通热水器一般需要配置水水热交换器来降低蒸汽凝结水温度以便回用。而节能型热交换器凝结水出水温度在45℃左右，或直接回锅炉房重复使用。这样减少了设备投资，节约热交换器机房面积，从而降低基建造价，因此节能型容积式热交换器深受广大设计、用户单位欢迎。

钢衬铜热交换器比不锈钢热交换器经济，并且技术上有保证。它利用了钢的强度和铜的耐腐蚀性，即保证热交换器能承受一定工作压力，又使热交换器出水质量好。钢壳内衬铜的厚度一般为1.0mm 。钢衬铜热交换器必须防止在罐内形成部分真空，因此产品出厂时均设有防真空阀。此阀除非定期检修是绝对不能取消的。部分真空的形成原因可能是排出不当，低水位时从热交换器，或者排水系统不良。水锤或突然的压力降也是造成压负的原因。 浮头式换热器的构造原理、特点：

浮头式换热器其一端管板与壳体固定，而另一端的管板可以在壳体内自由浮动。壳体和管束对热膨胀是自由的，故当两种介质的温差较大时，管束与壳体之间不会产生温差应力。浮头端设计成可拆结构，使管束可以容易地插入或抽出，这样为检修和清洗提供了方便。这种形式的换热器特别适用于壳体与换热管温差应力较大，而且要求壳程与管程都要进行清洗的工况。

管式换热器的构造原理、特点：

DLG 型列管式换热器利用热传导和热辐射的原理，烟道气通过管程与逆流通过壳程的空气进行能量交换，从而达到输出洁净热空气的目的。该换热器结构紧凑，运行可靠，列管采用耐高温的薄壁波纹管，增加发传热面积和换热效率。广泛应用于化工、制药、轻工等行业废气余热利用和空气加热。

热管换热器的构造原理、特点：

热管是一种高效传热元件，其导热能力比金属高几百倍至数千倍。热管还具有均温特性好、热流密度可调、传热方向可逆等特性。用它组成热管换热器不仅具有热管固有的传热量大、温差小、重量轻体积小、热响应迅速等特点，而且还具有安装方便、维修简单、使用寿命长、阻力损失小、进、排风流道便于分隔、互不渗漏等特点。

热管是由内壁加工有槽道的两端密封的铝（轧）翅片管经清洗并抽成高真空后注入最佳液态

工质而成，随注入液态工质的成分和比例不同，分为KLS 低温热管换热器、GRSC-A 中温热管换热器、GRSC-B 高温热管换热器。热管一端受热时管内工质汽化，从热源吸收汽化热，汽化后蒸汽向另一端流动并遇冷凝结向散热区放出潜热。冷凝液借毛细力和重力的作用回流，继续受热汽化，这样往复循环将大量热量从加热区传递到散热区。热管内热量传递是通过工质的相变过程进行的。

将热管元件按一定行列间距布置，成束装在框架的壳体内，用中间隔板将热管的加热段和散热段隔开，构成热管换热器。

热管是由美国发明的，最初被用于航天技术和核反应堆，以解决向阳面和背阴面受热不均匀。20世纪90年代被用于民用空调，由于其优越的导热性，受到越来越广泛的重视，目前在计算机、雷达等高科技领域被广泛应用。

汽水换热器的构造原理、特点：

该换热器是在板式换热器的基础上加装降温与降压器而组成的，利用调节器对高蒸汽或高温水进行一级换热使之降之150℃以下。进入板式换热器进行换热，适用于高温蒸汽及高温水(150℃以上) 。这种装置集板式换热器同时具有降温与降压器的优点。使换热器更加充分地进行热量交换。

空气换热器的构造原理、特点：

加热炉窑为了降低能耗，在烟道中设置空气换热器，以回收烟气中的大量余热，达到节约燃料、降低生产成本，提高燃烧温度、增加炉子的产量。空气换热器是余热利用的理想设备，在轧钢加热炉、热处理炉、煅造加热炉等各种工业炉窑上得到广泛应用。炉用空气换热器的种类很多，目前国内外绝大多数采用的是金属换热器，空气换热器是利用炉窑排出的尾气热量将空气预热至一定的温度后返回炉内助燃或用于其它设备。金属换热器具有体积小、热交换效率高、严密性好、结构简单等特点。

波纹管换热器的构造原理、特点：

产品特点一种新型的强化传热节能型高效换热设备，在传统列管式换热器的基础上，采用强化传热技术，是对传统各类换热器的重大突破。公称通径DN325～2000mm ；公称压力P0.6～.4Mpa ；换热管规格Ф19, Ф25, Ф32, Ф42. 壁厚0.5～1.0；工作介质水－水、汽－水、油－水、油－油等多种换热介质。总传热系数水－水K ＝2000～3500w/㎡；汽－水K ＝2500～4000w/㎡；其它介质视介质物理性能及工况而定。优性能传热效率高，防腐能力好，不污、不堵、不易结垢，无需维护，密封可靠，运行平稳，占地少，节省投资。

石墨换热器的构造原理、特点：

圆块孔式石墨换热器由柱形不渗透性石墨换热块、石墨上下盖和其间的氟氧橡胶（或柔

性石墨）O 型圈及金属外壳、压盖等组装而成。是目前较先进、性能较优越的一种石墨换热器。圆柱形石墨换热块有较高的结果强度，并易与解决密封问题；在密封中采用氟橡胶（或柔性石墨）O 型圈密封介质，加装压力弹簧作为热胀冷缩的自动补偿，以起到密封保持作用；采用短通道提高紊流程度使设备结构度高、耐温耐压性能强、抗热冲击性能好、体积利用率高、传热效果好并便于装拆检修。设备纵向孔走腐蚀性介质，横向孔走非腐蚀性介质。 换热机组的构造原理、特点：

换热机组是一次热网与用户之间的直接桥梁，从一次热网得到热量，自动连续地转换为用户需要的生活用水及采暖用水，适用于空调（供暖供冷），采暖，生活用水（洗浴）或其他换热回路（如地板供热，工艺水冷却等）。

Generalway 换热机组是区域供热的精英，是集城市供热技术、控制技术与精心结构设计于一体的智能型热交换机组，具有强大的能力来完成所有建筑物的各种区域供热需求。 Generalway 换热机组与中华人民共和国建设部发布的板式换热机组城镇建设行业标准保持高度一致，也可根据客户的具体要求和实际工况设计加工非标准机组，Generalway 奉献给用户的是热交换全面解决方案。

Generalway 换热机组由板式换热器、循环水泵、补水泵、过滤器、阀门、机组底座、热计量表、配电箱、电子仪表及自控系统等组成。热源的蒸汽或高温水从机组的一次侧供水口进入板式换热器，二次侧的低温回水经过过滤器除污，通过循环泵也进入板式过滤器，两种不同温度的水经过热交换，二次侧将热量输送给热用户。

有关冷却器方面的知识：管壳式波纹管换热器的结构特点与应用效果

有关冷却器方面的知识：管壳式换热器由于其结构简单、易清洗维修和造价低等优点，被广泛作为精馏塔的冷凝器、再沸器和换热器使用。但因其换热列管为普通的无缝钢管（光滑直管），并胀焊于两端的管板上，这种结构应用于高沸点、高凝固点特殊物系的分离提纯存在着一些问题，尤其是在冷凝水水质不好的场合。

高沸点、高凝固点物系的精馏塔冷凝器具有以下特点：①壳程工作温度高，管程为了防止物料在冷凝器中凝固、堵塞，冷凝水温度不宜太低，从而导致管内壁表面温度高，易结垢，影响冷凝效果和生产能力；②管、壳程温差大，热应力大，易造成列管拉裂；③精馏塔采用内回流结构，冷凝器直接置于塔顶部，考虑到塔体和塔基础的投资，要求塔顶冷凝器的结构紧凑、既小又轻。

管壳式波纹管换热器在管壳式换热器的基础上，采用强化传热原理把传统的光滑直管改为高效的波纹管，既继承了管壳式换热器的优点，又克服了其固有的缺点，具有更为广泛的应用领域。将其应用于高沸点、高凝固点物系的精馏塔冷凝器上，能够有效地解决结垢、列

管拉裂等问题。 １强化传热原理

对传统的管壳式换热器通过采用波纹管取代光滑直管，使换热管管壁处的流体始终处于高度湍流状态，达到强化传热的目的。根据传热学基本公式：

由式（１）可知，提高传热效率的途径有三条：提高传热系数Ｋ；增大换热面积Ｆ；加大对数平均温差Δｔｍ。增大换热面积和加大对数平均温差都不是理想的途径，一味地增加换热面积势必会造成设备体积庞大和投资费用的大幅度增加；而加大对数平均温差又要受到公用工程条件和分离物系性质的限制。只有提高传热系数，才是强化换热最有效的途径。 传热系数Ｋ是换热器的主要性能参数，众所周知其计算公式为

由式（２）可知，传热系数Ｋ值的大小与管内换热系数αｉ、管外换热系数αｏ，管内管外的污垢系数ｒｉ和ｒｏ，换热管的外径与内径之比ｄｏ／ｄｉ，换热管材料及导热系数λｗ和管厚度δｗ有关。而换热管的材料、规格一旦选定，则管外径与内径之比、壁厚及导热系数等参数也随之确定下来。所以，提高管内、外换热系数αｉ和αｏ、降低污垢系数ｒｉ和ｒｏ，才能够提高换热器的总传热系数Ｋ。 １．１ 提高换热系数αｉ及αｏ 根据传热学对流传热准则方程：

由雷诺数Ｒｅ和普朗特数Ｐｒ可见，管内、管外的对流换热系数αｉ及αｏ与流体的流动状态有极大关系，流动状态的改变一方面可借助于流速的提高，但当流速提高到一定程度时，传热系数随着流速的提高而增加的速率缓慢，而换热器压降的增加幅度却很大。因此，在设计换热器时，提高传热系数不能单纯靠提高流速来实现；改变流动状态的另一途径是设计出合理的流道截面，使流体按湍流或程度较高的紊流进行流动，使流体不断冲击边界层。同时，使截面最好能不断改变流体的流动方向，如有意识地使流道截面不间断地缩小、扩大，即使在流速较小的情况下，流体在管内外也可以形成比较强烈的扰动，从而提高管内外的对流换热系数。

１．２ 降低污垢系数ｒｉ及ｒｏ

提高总传热系数Ｋ还可以用降低管内外的污垢系数来达到。污垢的问题是换热设备的老大难问题，多少年来，无数的科技工作者在这一领域进行了大量的工作取得了一定的进展，但都有局限性。在操作过程中，由于温度的变化，原来溶解在流体中的一些成分，会析出沉积在传热表面形成污垢，每一种污垢都有它独特的生成机理，这些污垢会增大设备的总热阻，降低总传热系数。要降低换热器的污垢热阻，需从以下几方面进行考虑：

１．适当提高流体的流速，使流体中的沉积物不易沉积、结垢，但换热器的压降增大； ２．不断地改变流体的流动方向，使流体不停地冲击换热管的壁面，让流体中的各种杂质不易在壁面停留；

３．选择耐腐蚀的光滑材料，也可以减缓污垢的形成。 ２ 波纹管换热器结构特点

管壳式波纹管换热器最突出的优点是可以迫使流体按规定路径多次错流通过管束，使流体的湍流程度持续得到强化，其主要特点如下。 １、传热效率高

由于换热管采用波纹管，管内流道截面连续不断地突变，造成流体即使在流速很低的情况下也始终处于高度湍流状态，难以形成层流，使对流传热的主要热阻被有效地克服，管内外传热被同时强化，因而传热系数很高，一般为传统管壳式换热器的２～３倍。 ２、防结垢能力强

因流道内流体的高度湍流，使流体中的微粒难以沉积结垢，即使有少量垢生成，由于介质在管内外湍流流动，对管壁冲刷强烈，防结垢能力强。另外，波纹管上存在着因管程与壳程温差应力而产生的应变，使具有弹性特征的波纹管的曲率发生微观变化，从而使波纹管换热器具有防垢和除垢的能力。 ３、应力补偿能力强

波纹管因其结构形状和管壁较薄的特性，在管程与壳程温差应力较大时，具有弹性特征的波纹管的曲率发生微观变化，用以补偿、消除热应力，有效防止了传统的管壳式换热器换热管易被拉裂等现象。 ４、结构紧凑、既小又轻

由于波纹管换热器传热系数很高，所需的换热面积小，而且，波纹管的壁厚较薄，所以波纹管换热器结构紧凑、既小又轻。

通过对换热器强化传热原理的剖析和波纹管换热器的结构分析可见，独特结构形式的波纹管换热器使流动流体始终处于湍流状态，且不断地冲刷管壁，有效地提高了换热器的传热系数。

３应用实例某厂

β－萘酚生产能力７ｔ／ｄ，精馏塔尺寸 １２００ｍｍ×２００００ｍｍ，内装填３８ｍｍ矩鞍环填料。冷凝器直接置于塔顶部，选用１２ｍ２管壳式换热器，属内回流形式。精馏塔工作压力１０ｋＰａ（绝压），温度２００～２４０℃。由于冷凝水水质不太好，且工

作温度较高，换热管结垢降低了冷凝器换热效果，迫使减少产量（一般使用１５个月后，生产能力降到开始时的６０％左右），为此需经常调整操作参数，产品质量不稳定。此外，冷凝器每使用二年左右，一些换热管破裂，需检修维护。

鉴于以上问题，且该厂精馏塔的生产能力需扩大到１０ｔ／ｄ，要求在原塔体和设备基础的承载能力的条件下对其进行技术改造，即要求塔顶冷凝器和塔内填料的质量不大于原有的。为此，选用了新型高效规整波纹填料和新型的管壳式波纹管换热器。波纹填料的处理能力大、操作弹性高、压降低，为生产能力的提高创造了有利条件。关键的塔顶冷凝器改用管壳式波纹管换热器，传热面积仍为１２ｍ２，其质量稍轻于原换热器。

技术改造于２００３年２月完成并投产，生产能力达到１０ｔ／ｄ，产品纯度提高到９９．３％。根据稳定运行三年的现场实测数据推算，管壳式波纹管换热器的换热效率比原来提高了３５％，而且，波纹管不易结垢，具有很好的热应力补偿和抗拉裂功能。生产运行和产品质量稳定，检修维护方便。 ４结论

管壳式波纹管换热器独特的结构形式使流体始终处于湍流状态，且流体不断地冲刷管壁，阻止或延缓结垢。波纹管结构很好地迎合了强化传热过程机理，有效地提高了换热器的传热系数３５％。管壳式波纹管换热器的综合性能好，体积小质量轻，具有传热效率高、不易结垢和应力补偿等特点。 风冷却器

一、型号说明

FL 系列空气冷却器主要用于行走机械（挖掘机、装卸机、叉车、起重机、联合收割机、筑路机械、工程机械等），并适用于其它液压、润滑系统及换热冷却系统等，用风冷强制将工作介质冷却到要求温度。

FL-20 (FL: 空气（风）冷却器 20：换热面积（m2）

二、性能参数表

FL 系列空气（风）冷却器的换热系数 K >= 55W/m2·K 设计温度

三、FL 空气冷却器外型尺寸示意图

一、型号说明

FL 系列空气冷却器主要用于行走机械（挖掘机、装卸机、叉车、起重机、联合收割机、筑路机械、工程机械等），并适用于其它液压、润滑系统及换热冷却系统等，用风冷强制将工作介质冷却到要求温度。

FL-20 (FL: 空气（风）冷却器 20：换热面积（m2） 二、性能参数表

FL 系列空气（风）冷却器的换热系数 K >= 55W/m2·K 设计温度

三、FL 空气冷却器外型尺寸示意图

一、型号说明

FL 系列空气冷却器主要用于行走机械（挖掘机、装卸机、叉车、起重机、联合收割机、筑路机械、工程机械等），并适用于其它液压、润滑系统及换热冷却系统等，用风冷强制将工作介质冷却到要求温度。

FL-20 (FL: 空气（风）冷却器 20：换热面积（m2） 二、性能参数表

FL 系列空气（风）冷却器的换热系数 K >= 55W/m2·K 设计温度

三、FL 空气冷却器外型尺寸示意图