一、换热器简介

换热器（heat exchanger），是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，又称热交换器。换热器在化工、石油、动力、食品及其它许多工业生产中占有重要地位，其在化工生产中换热器可作为加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器等，应用广泛。

换热器是一种在不同温度的两种或两种以上流体间实现物料之间热量传递的节能设备，是使热量由温度较高的流体传递给温度较低的流体，使流体温度达到流程规定的指标，以满足工艺条件的需要，同时也是提高能源利用率的主要设备之一。

二、换热器的工作原理

换热器是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，即在一个大的密闭容器内内装上水或其他介容质，而在容器内有管道穿过。让热水从管道内流过。由于管道内热水和容器内冷热水的温度差，会形成热交换，也就是初中物理的热平衡，高温物体的热量总是向低温物体传递，这样就把管道里水的热量交换给了容器内的冷水。

三、换热器的分类

1、按传热原理分为：

（1）间壁式换热器：是温度不同的两种流体在被壁面分开的空间里流动，通过壁面的导热和流体在壁表面对流，两种流体之间进行换热。间壁式换热器有管壳式、套管式和其他型式的换热器。间壁式换热器是应用最为广泛的换热器。

（2）蓄热式换热器蓄：通过固体物质构成的蓄热体，把热量从高温流体传递给低温流体，热介质先通过加热固体物质达到一定温度后，冷介质再通过固体物质被加热，使之达到热量传递的目的。蓄热式换热器有旋转式、阀门切换式等。

（3）流体连接间接式换热器：是把两个表面式换热器由在其中循环的热载体连接起来的换热器，热载体在高温流体换热器和低温流体之间循环，在高温流体接受热量，在低温流体换热器把热量释放给低温流体。

（4）直接接触式换热器：又被称为混合式换热器，这种换热器是两种流体直接接触，彼此混合进行换热的设备例如，冷水塔、气体冷凝器等。

（5）复式换热器：兼有汽水面式间接换热及水水直接混流换热两种换热方式的设备。同汽水面式间接换热相比，具有更高的换热效率；同汽水直接混合换热相比具有较高的稳定性及较低的机组噪音。

2、按用途分为：

（1）加热器：是把流体加热到必要的温度，但加热流体没有发生相的变化。

（2）预热器：预先加热流体，为工序操作提供标准的工艺参数。

（3）过热器：用于把流体（工艺气或蒸汽）加热到过热状态。

（4）蒸发器：用于加热流体，达到沸点以上温度，使其流体蒸发，一般有相的变化。

3、按结构分为：

（1）浮头式换热器：其优点为，消除温差应力，可以在高温高压下工作，一般的温度小于等于450℃，压力一般小于等于6.4兆帕；换热器的管束可以抽出来清洗，可以用于容易结垢或是管程容易腐蚀的场合。它的缺点是结构复杂，小浮头容易发生内漏。金属材料消耗大成本比普通的换热器高

（2）列管式换热器：其优点为造价便宜，结构简单紧凑。其缺点为管束不可清洗，管壁与壳壁之间存在较大的温差应力。

（3）U型管换热器：其优点是管束可以自由伸缩，管壳之间没有热应力，管程是双管程，流程长，换热效果好，承压能力强，结构简单，造价便宜，管束可以从壳体内部抽出，便于检修。其缺点为管内清洗不变，管束中间的管子难以更换，管子分布不紧凑，壳程流体容易短路造成换热不便，管子容易弯曲，所以直管区域需要较厚的管子，使用场所受限，该换热器只限于壳程温差较大，或高温、高压、腐蚀性强的场所。

（4）沉浸蛇形换热器：其优点结构简单，便于安装和维修，便于防腐，承压高。缺点为设备笨重，耗材大。

（5）喷淋式蛇管换热器：其优点为换热效率比沉浸式的要好，传热面积大，检修清洗方便。缺点为喷淋不均匀，常用于管内流体的冷却。多设置在室外空气流通处。

（6）套管式换热器：其优点为传热面积大，换热效率高。缺点为检修和清洗麻烦，可拆链接处容易造成渗漏。

（7）螺旋板式换热器：其优点传热效率好，运行可行性强，阻力小。缺点为焊接质量要求高，运行可靠性强，阻力小。缺点为对于焊接质量要求高，检修困难，重量大，钢性差，安装难度大。

（8）具有补偿圈的换热器：其优点为补偿圈或膨胀节可消除热应力，外壳和管束不同时，补偿圈容易发生形变，拉伸或压缩来适应外壳和管束的不同膨胀结构，适用于两种流体的温差不大于70℃，壳体压强不超多600kpa

（9）热管式换热器：其优点为传热效率高结构紧凑，耐腐蚀，环境适应性强。

（10）夹套换热器：其优点为结构简单便于运输，缺点是传热面积小，传热系数低。

（11）板翅式换热器：结构紧凑轻巧，传热系数高，适用性强。缺点为制造工艺复杂，易堵塞，不耐酸碱，检修困难。

四、换热器的选型

1、对换热器选型时,投资成本不一定是最为重要的因素。在某些情况下，为了保证操作和维护的可靠性和连续性，即使设备成本很高，也应该如此。否则，即使出现短期停产，损失也会超过投资成本。

2、当多台换热器能满足技术要求时，应选择在一定时期内（一般为一年）固定成本和变动成本之和较小的换热器。

3、从换热器的经济性计算可以看出，效率高的换热器并不意味着是合适的。事实上，具有很小传热面积和较大传热速率的换热器是经济、性能优良的换热器。

4、应考虑换热器合适的运行时间。换热器运行后，传热表面会有污垢。长时间使用后，污垢会逐渐变厚，从而降低传热系数。当传热系数降到一定值时，应停止运行除垢。因此，换热器有必要进行定期除垢处理。

5、在选择预热方式和换热器选型时，要先进行详细的技术经济分析。

五、换热器的安装方法

1、安装换热器的基础必须满足以使换热器不发生下沉，或使管道把过大的变形传到传热器的接管上。基础一般分为两种：一种为砖砌的鞍形基础，换热器上没有鞍式支座而直接放在鞍形基础上，换热器与基础不加固定，可以随着热膨胀的需要自由移动。另一种为混凝土基础，换热器通过鞍式支座由地脚螺栓将其与基础牢固的连接起来。

2、在安装换热器之前应严格的进行基础质量的检查和验收工作，主要项目如下：基础表面概况；基础标高，平面位置，形状和主要尺寸以及预留孔是否符合实际要求；地脚螺栓的位置是否正确，螺纹情况是否良好，螺帽和垫圈是否齐全；放置垫铁的基础表面是否平整等。

3、基础验收完毕后，在安装钎焊式板式换热器之前在基础上放垫铁，安放垫铁处的基础表面必须铲平，使两者能很好的接触。垫铁厚度可以调整，使换热器能达到设计的水平高度。垫铁放置后可增加换热器在基础上的稳定性，并将其重量通过垫铁均匀地传递到基础上去。垫铁可分为平垫铁、斜垫铁和开口垫铁。其中，斜垫铁必须成对使用。地脚螺栓两侧均应有垫铁，垫铁的安装不应妨碍换热器的热膨胀。

4、换热器就位后需用水平仪对换热器找平，这样可使各接管都能在不受力的情况下连接管道。找平后，斜垫铁可与芝座焊牢，但不得与下面的平垫铁或滑板焊死。当两个以上重叠式换热器安装时，应在下部换热器找正完毕，并且地脚螺栓充分固定后，再安装上部换热器。可抽管束换热器安装前应抽芯检查，清扫，抽管束时应注意保护密封面和折流板。移动和起吊管束时应将管束放置在专用的支承结构上，以避免损伤换热管。

5、根据换热器的形式，应在管式板式换热器的两端留有足够的空间来满足条件（操作）清洗、维修的需要。浮头式换热器的固定头盖端应留有足够的空间以便能从壳体内抽出管束，外头盖端必须也留出一米以上的位置以便装拆外头盖和浮头盖。

6、固定管板式换热器的两端应留出足够的空间以便能抽出和更换管子，并且用机械法清洗管内时。两端都可以对管子进行刷洗操作，U形管式换热器的固定头盖应留出足够的空间以便抽出管束，也可在其相对的一端留出足够的空间以便能拆卸壳体。

7、换热器不得在超过铭牌规定的条件下运行。应经常对管，壳程介质的温度及压降进行监督，分析换热管的泄漏和结垢情况。

六、换热器的使用注意事项

1、保持管网的清洁。无论是在工作前还是工作完成后，都必须对管网进行清洁处理，这样做的目的是为了避免发生换热器堵塞的现象。还要注意及时对除污器以及过滤器的清洗，让整个工作顺利完成。

2、严格把关软化水。对于水质把关是相当重要的，在进行对软化水水质处理的前提下，首先要认真检查系统中的水和软化罐水质问题，确定合格后方可进行注入处理。

3、新系统检验。对于一些新系统来说，不能马上与换热器进行交替使用，首先需把新的系统在指定的时间段运行，让它有了一个运行模式后，此时方可以把换热器并入系统中使用，这样做的目的完全是为了避免管网中的杂质破坏换热器设备。

七、换热器的价格行情

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