换热器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。例如电厂低温用聚四氟乙烯换热器是发电厂为降低排烟温度进行余热回收的新型装置设备。采用氟塑料换热器,能够防止酸腐蚀,并将烟气温度降至100度以内。郑州工业大学研制成功聚四氟乙烯(简称F-4)管板限胀施压加热焊接”工艺,解决了氟塑料管子与管板连接的关键技术。随后,国产各种类型的换热器陆续投入实际生产应用并取得良好的效果。

结构分类

可分为:浮头式换热器、固定管板式换热器、U形管板换热器、板式换热器等。

固定管板式

固定管板式换热器的两端管板采用焊接方法与壳体连接固定。换热管可为光管或螺纹管。其结构简单,制造成本低,能得到较小的壳体内径,管程可分成多样,壳程也可用纵向隔板分成多程,规格范围广, 故在工程中广泛应用。

主要特点固定管板式换热器主要有外壳，管板.管束、管箱等部件构成。在圆形外壳内,装入平行管束，管束两端用焊接或胀接的方法固定在管板上,两块管板与外管直接焊接,装有进口或出口管的管箱用螺栓与外壳两端法兰相连。它的特点是结构简单,没有壳侧密封连接,相同的壳体内径排管多,在有折流板的流动中旁路

较小。管程可以分成任何管程数,因两个管板由管子互相支撑,故在各种管壳式换热器中它的管板薄,造价低,因而得到广泛应用。这种换热器的缺点是:壳程清洗困难,有温差应力存在。当冷热两种流体的平均温差较大,或壳体和传热管材料膨胀系数相差较大,热应力超过材料的许用应力时。在壳体上需设膨胀节,由于膨胀节强度的限制,壳程压力不能太高。这种换热器适用于两种介质温差不大, 或温差较大但壳程压力不高,及壳程介质清洁,不易结垢的场台。

U型管式

此类换热器的特点是管束可以自由伸缩,不会因管壳之间的温差而产生热应力,热补偿性能好:管程为双管程，流程较长,流速较高,传热性能较好;承压能力强:管束可从壳体内抽出,便于检修和清洗,且结构简单,造价便宜.但管内清洗不便，管束中间部分的管子难以更换,又因内层管子弯曲半径不能太小,在管板中 心部分布管不紧凑,所以管子数不能太多，且管束中 心部分存在间隙，使壳程流体易于短路而影响壳程换热。此外,为了弥补弯管后管壁的减薄，直管部分需用壁较厚的管子.这就影响了它的使用场合,仅宜用于管壳壁温相差较大,或壳程介质易结垢而管程介质清洁及不易结垢，高温、高压、腐蚀性强的情形。

浮头式

随着经济的发展,各种不同型式和种类的换热器发展很快,新结构、新材料的换热器不断涌现。为了适应发展的需要,中国对某些种类的换热器已经建立了标准,形成了系列。完善的换热器在设计或选型时应满足以下基本要求:

(1)合理地实现所规定的工艺条件;

(2)结构可靠;

(3)便于制造、安装、操作和维修;

(4)经济上合理。

浮头式换热器的一端管板与壳体固定,而另一端的管板可在壳体内自由浮动,壳体和管束对膨胀是自由的，故当两张介质的温差较大时,管束和壳体之间不产生温差应力。浮头端设计成可拆结构,使管束能容易的插入或抽出壳体。( 也可设计成不可拆的)。这样为检修、清洗提供了方便。但该换热器结构较复杂,而且浮动端小盖在操作时无法知道泄露情况。因此在安装时要特别注意其密封。

浮头换热器的浮头部分结构,按不同的要求可设计成各种形式,除须考虑管束能在设备内自由移动外,还须考虑到浮头部分的检修、安装和清洗的方便。

在设计时须考虑浮头管板的外径Do.该外径应小于壳体内径Di,一般推荐浮头管板与壳体内壁的间隙b1=3-5mm。这样,当浮头出的钩圈拆除后,即可将管束从壳体内抽出。以便于进行检修、清洗。浮头盖在管束装入后才能进行装配,所以在设计中应考虑保证浮头盖在装配时的必要空间。

钩圈对保证浮头端的密封、防止介质间的串漏起着重要作用。随着幞头式换热器的设计、制造技术的发展，以及长期以来使用经验的积累,钩圈的结构形式也得到了不段的改进和完善。

钩圈一般都为对开式结构,要求密封可靠,结构简单、紧凑、便于制造和拆装方便。

浮头式换热器以其高度的可靠性和广泛的适应性,在长期使用过程中积累了丰富的经验。尽管受到不断涌现的新型换热器的挑战,但反过来也不断促进了自身的发展。故迄今为止在各种换热器中仍占主要地位。