【正文】 體通過將它們隔開的固體壁面進(jìn)行傳熱，這是工業(yè)上應(yīng)用最為廣泛的一類換熱器。2）蓄熱式換熱器：冷、熱流體交替通過格子磚或填料等蓄熱體以實(shí)現(xiàn)換熱。1）直接接觸式(混合式)換熱器：冷、熱流體直接接觸和混合進(jìn)行換熱。過熱器是將流體（一般是氣體）加熱到過熱狀態(tài)的熱交換器。再沸器是用于再加熱裝置中冷凝了的液體使其蒸發(fā)的熱交換器。冷凝器是用于冷卻凝結(jié)性氣體，并使其凝結(jié)液化的熱交換器。加熱器是把流體加熱到必要的溫度而使用的熱交換器，被加熱的流體沒有相變化。隨著換熱器在工業(yè)生產(chǎn)中的地位和作用不同，換熱器的類型也多種多樣，不同類型的換熱器也各有優(yōu)缺點(diǎn)，性能各異。第2章 設(shè)計(jì)方案化工生產(chǎn)中所用的換熱器類型很多。但這種方法對(duì)整個(gè)設(shè)備的質(zhì)量有一系列的影響，因?yàn)殁F焊法必將從換熱中“扣除”很大一部分管子和金屬絲的表面。估計(jì)在化工、石油化工行業(yè)中具有廣闊的應(yīng)用前景。凡是用管殼式換熱器和傳統(tǒng)裝置之處均可用此種換熱器取代。組裝換熱器時(shí)也可采用螺旋扁管與光管混合方式。 由于管子結(jié)構(gòu)獨(dú)特使管程與殼程同時(shí)處于螺旋運(yùn)動(dòng)，促進(jìn)了湍流程度。螺旋扁管的制造過程包括了“壓扁”與“熱扭”兩個(gè)工序。 新型麻花管換熱器瑞典alares公司開發(fā)了一種扁管換熱器，通常稱為麻花管換熱器。螺旋折流板結(jié)構(gòu)可滿足相對(duì)寬的工藝條件。相鄰折流板的周邊相接，與外圓處成連續(xù)螺旋狀。此種結(jié)構(gòu)克服了普通折流板的主要缺點(diǎn)。 為此，美國(guó)提出了一種新方案，即建議采用螺旋狀折流板。對(duì)普通折流板幾何形狀的改進(jìn)，是發(fā)展殼程的第一步。其后果是，與活塞流相比，弓形折流板會(huì)降低凈傳熱。而這些死角又能造成殼程結(jié)垢加劇，對(duì)傳熱效率不利。 螺旋折流板換熱器在管殼式換熱器中，殼程通常是一個(gè)薄弱環(huán)節(jié)。因而氣動(dòng)噴涂法不但可用于成型，還可用來將按普通方法制造的翅片固定在換熱器管子的表面上，也可用來對(duì)普通翅片的底面進(jìn)行補(bǔ)充加固。對(duì)過渡區(qū)試片的分析表明，連接邊界的整個(gè)長(zhǎng)度上無不嚴(yán)密性的微裂紋。 將研究的翅片的效率與計(jì)算數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，得出的結(jié)論是：氣動(dòng)噴涂翅片的底面的接觸阻力對(duì)效率無實(shí)質(zhì)性影響。試驗(yàn)是采用在翅片表面噴涂ac－鋁，并添加了24a白色電爐氧化鋁。通常在實(shí)踐中翅片底面的接觸阻力是限制管子加裝翅片的因素之一。其實(shí)質(zhì)是采用高速的冷的或稍微加溫的含微粒的流體給翅片表面噴鍍粉末粒子。換熱器的設(shè)計(jì)、制造、結(jié)構(gòu)改進(jìn)及傳熱機(jī)理的研究十分活躍，一些新型高效換熱器相繼問世。在化工廠，換熱器的費(fèi)用約占總費(fèi)用的10％～20％，在煉油廠約占總費(fèi)用的35％～40％。通常在化工廠的建設(shè)中換熱器投資比例為11%，在煉油廠中高達(dá)40%。許多新型高效換熱器不短涌現(xiàn)，如折流桿換熱器、新結(jié)構(gòu)高效換熱器、高效重沸器、高效冷凝器、雙殼程換熱器、螺紋管換熱器、螺紋鎖緊環(huán)換熱器、Ω環(huán)高壓換熱器、以及非金屬換熱器、稀有金屬換熱器等都是其代表杰作，這些新型高效換熱器的出現(xiàn)已經(jīng)并正在為飛速發(fā)展的經(jīng)濟(jì)和節(jié)約能源作出了不可估量的貢獻(xiàn)。 管殼類換熱器由于始終受到普遍應(yīng)用和重視，其理論研究的深度和設(shè)備改進(jìn)的步伐都是板式類換熱器所不能比擬的。制造規(guī)格越來越大，結(jié)構(gòu)形式越來越多。很顯然，板式類換熱器這種高效的換熱方式，也就順理成章地受到重視，并進(jìn)行了再次開發(fā)，且在其強(qiáng)度范圍所能允許的范圍內(nèi)大量應(yīng)用遍地開花。 那么，既然是結(jié)構(gòu)強(qiáng)度沒有得到根本性的改變，近些年板式類換熱器又是怎樣被重視起來的呢？這種變化是與世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展環(huán)境，尤其是能源發(fā)展環(huán)境的變化息息相關(guān)的。 形成了在最初的相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)期里，板式類換熱器沒有受到人們喜愛的局面，其技術(shù)進(jìn)展自然也相當(dāng)可憐。 板式類換熱器的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于管殼類換熱器，所以不能夠應(yīng)用于高壓或大多的中壓場(chǎng)合。但是人們最初舍棄了這種換熱性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)占優(yōu)的換熱器形式，而是選擇并大量應(yīng)用了管殼式換熱器。板式類換熱器能夠被深入研究和開發(fā)，固然是有其歷史必然的。然而近幾十年來，這種平衡有所改變。二十世紀(jì)70年代中期，為了強(qiáng)化傳熱，在研究和發(fā)展熱管的基礎(chǔ)上又創(chuàng)制出熱管式換熱器。 二十世紀(jì)60年代左右，由于空間技術(shù)和尖端科學(xué)的迅速發(fā)展，迫切需要各種高效能緊湊型的換熱器，再加上沖壓、釬焊和密封等技術(shù)的發(fā)展，換熱器制造工藝得到進(jìn)一步完善，從而推動(dòng)了緊湊型板面式換熱器的蓬勃發(fā)展和廣泛應(yīng)用。二十世紀(jì)30年代末，瑞典又制造出第一臺(tái)板殼式換熱器，用于紙漿工廠。二十世紀(jì)30年代初，瑞典首次制成螺旋板換熱器。 換熱器的發(fā)展 二十世紀(jì)20年代出現(xiàn)板式換熱器，并應(yīng)用于食品工業(yè)。另一種流體則溫度較低,吸收熱量。苯精餾塔塔頂冷卻器設(shè)計(jì)方案第1章 緒 論換熱器（英語翻譯：heat exchanger），是將熱流體的部分熱量傳遞給冷流體的設(shè)備，又稱熱交換器。在換熱器中至少要有兩種溫度不同的流體,一種流體溫度較高,放出熱量。換熱器是化學(xué)、石油化學(xué)及石油煉制工業(yè)中以及其他一些行業(yè)中廣泛使用的熱量交換設(shè)備，他不僅可以單獨(dú)作為加熱器、冷卻器等使用，而且是一些化工單元操作的重要附屬設(shè)備，因此在此化工生產(chǎn)中占有重要的地位。以板代管制成的換熱器，結(jié)構(gòu)緊湊，傳熱效果好，因此陸續(xù)發(fā)展為多種形式。接著英國(guó)用釬焊法制造出一種由銅及其合金材料制成的板翅式換熱器，用于飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的散熱。在此期間，為了解決強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)的換熱問題，人們對(duì)新型材料制成的換熱器開始注意。自二十世紀(jì)60年代開始，為了適應(yīng)高溫和高壓條件下的換熱和節(jié)能的需要，典型的管殼式換熱器也得到了進(jìn)一步的發(fā)展。長(zhǎng)期以來，非接觸式換熱器一直是管殼式（列管式）換熱器一國(guó)獨(dú)大的局面。 這種改變是由于各種板式類換熱器的逐步開發(fā)和應(yīng)用所帶來的?；仡檽Q熱器發(fā)展歷程，雖然板式換熱設(shè)備的充分開發(fā)只是近些年的事情，但是其理論和技術(shù)的出現(xiàn)卻要早的多。 當(dāng)初人們之所以做出這種選擇，原因很簡(jiǎn)單，只是出于強(qiáng)度考慮。 板式類換熱器的這個(gè)缺點(diǎn)是由其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)所決定的，所以在其自身范圍內(nèi)無法改變和突破，而它也就嚴(yán)重地制約了這種高換熱性能換熱器的應(yīng)用和發(fā)展。即便是在其有了長(zhǎng)足發(fā)展和應(yīng)用的今天，仍然是由于其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度低的原因——這個(gè)自身無法逾越的痼疾，它的應(yīng)用領(lǐng)域也仍舊局限在一定范圍內(nèi)。 世界能源的日益緊張與危機(jī)，使得“節(jié)能”與“高效”逐漸受到重視，加之“節(jié)能——減排——環(huán)保”的概念日益深入人心，各國(guó)政府和機(jī)構(gòu)都逐年加大了這方面投入的人力和物力，同時(shí)也取得了許多可喜的成果。其技術(shù)發(fā)展也達(dá)到了前所未有的時(shí)刻。并出現(xiàn)了不可拆的焊合一體式板式換熱器，盡管不能方便地拆洗，強(qiáng)度卻有所增加。在新的節(jié)能及環(huán)保浪潮中，其技術(shù)和發(fā)展速度又有所提高。 縱觀換熱設(shè)備的發(fā)展及演變歷史，不難看出，在板式類換熱器廣泛發(fā)展，管殼類換熱器不再一國(guó)獨(dú)大的今天，以下四個(gè)特點(diǎn)始終沒有改變：。在化工、石油、動(dòng)力、制冷、食品等行業(yè)中廣泛使用各種換熱器，且它們是上述這些行業(yè)的通用設(shè)備，并占有十分重要的地位。隨著化學(xué)工業(yè)的迅速發(fā)展及能源價(jià)格的提高，換熱器的投資比例將進(jìn)一步加大。隨著我國(guó)工業(yè)的不斷發(fā)展，對(duì)能源利用、開發(fā)和節(jié)約的要求不斷提高，因而對(duì)換熱器的要求也日益加強(qiáng)。 氣動(dòng)噴涂翅片管換熱器俄羅斯提出了一種先進(jìn)方法，即氣動(dòng)噴涂法，來提高翅片化表面的性能。用該方法不僅可噴涂金屬還能噴涂合金和陶瓷(金屬陶瓷混合物)，從而得到各種不同性能的表面。為了評(píng)估翅片管換熱器元件進(jìn)行了試驗(yàn)研究。將試驗(yàn)所得數(shù)據(jù)加以整理，便可評(píng)估翅片底面的接觸阻力。為了證實(shí)這一點(diǎn)，又對(duì)基部(管子)與表面(翅片)的過渡區(qū)進(jìn)行了金相結(jié)構(gòu)分析。所以，氣動(dòng)噴涂法促進(jìn)表面與基本相互作用的分支邊界的形成，能促進(jìn)粉末粒子向基體的滲透，這就說明了附著強(qiáng)度高，有物理接觸和金屬鏈形成?？梢灶A(yù)計(jì)，氣動(dòng)噴涂法在緊湊高效換熱器的生產(chǎn)中，將會(huì)得到廣泛應(yīng)用。通常普通的弓形折流板能造成曲折的流道系統(tǒng)(z字形流道)，這樣會(huì)導(dǎo)致較大的死角和相對(duì)高的返混。返混也能使平均溫差失真和縮小。優(yōu)越弓形折流板管殼式換熱器很難滿足高熱效率的要求，故常為其他型式的換熱器所取代(如緊湊型板式換熱器)。雖然引進(jìn)了密封條和附加諸如偏轉(zhuǎn)折流板及采取其他措施來改進(jìn)換熱器的性能，但普通折流板設(shè)計(jì)的主要缺點(diǎn)依然存在。這種設(shè)計(jì)的先進(jìn)性已為流體動(dòng)力學(xué)研究和傳熱試驗(yàn)結(jié)果所證實(shí)，此設(shè)計(jì)已獲得專利權(quán)。螺旋折流板的設(shè)計(jì)原理很簡(jiǎn)單：將圓截面的特制板安裝在“擬螺旋折流系統(tǒng)”中，每塊折流板占換熱器殼程中橫剖面的四分之一，其傾角朝向換熱器的軸線，即與換熱器軸線保持一傾斜度。折流板的軸向重疊，如欲縮小支持管子的跨度，也可得到雙螺旋設(shè)計(jì)。此種設(shè)計(jì)具有很大的靈活性，可針對(duì)不同操作條件，選取最佳的螺旋角；可分別情況選用重疊折流板或是雙螺旋折流板結(jié)構(gòu)。美國(guó)休斯頓的布朗公司做了改進(jìn)。改進(jìn)后的麻花管換熱器同傳統(tǒng)的管殼式換熱器一樣簡(jiǎn)單，但有許多激動(dòng)人心的進(jìn)步，它獲得了如下的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益：改進(jìn)了傳熱，減少了結(jié)垢，真正的逆流，降低了成本，無振動(dòng)，節(jié)省了空間，無折流元件。該換熱器總傳熱系數(shù)較常規(guī)換熱器高40%，而壓力降幾乎相等。該換熱器嚴(yán)格按照asme標(biāo)準(zhǔn)制造。它能獲得普通管殼式換熱器和板框式傳熱設(shè)備所獲得的最佳值。 非釬焊繞絲筋管螺旋管式換熱器在管子上纏繞金屬絲作為筋條(翅片)的螺旋管式換熱器(ta)，一般都是采用焊接方法將金屬絲固定在管子上。更重要的是，由于焊料迅速老化和破碎會(huì)造成機(jī)器和設(shè)備堵塞，隨之提前報(bào)損。不同類型換熱器，其性能各異，因此要了解各種換熱器的特點(diǎn)，以便根據(jù)工藝要求選用適當(dāng)類型，同時(shí)還要根據(jù)傳熱的基本原理，選擇流程，確定換熱器的基本尺寸，計(jì)算傳熱面積以及計(jì)算流體阻力等。（一）按用途劃分按照其用途不同可分為加熱器、冷卻器、冷凝器、蒸發(fā)器、再沸器、深冷器、過熱器等。冷卻器是用于把流體冷卻到必要的溫度的熱交換器。若使氣體全部冷凝，則稱為全凝器，否則成為分凝器。深冷器是用于把流體冷卻到以下的很低溫度的熱交換器。（二）按熱量交換原理和方式劃分按照冷、熱流體熱量交換的原理和方式不同，換熱器主要分直接接觸式（混合式）、蓄熱式和間壁式三類。這類換熱器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，常做成塔狀。這類換熱器由于少量流體相互摻和易造成流體間的“污染”。雖然直接接觸式和蓄熱式換熱設(shè)備具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易等特點(diǎn)，但由于在換熱過程中，有高溫流體和低溫流體相互混合或部分混合，使其在應(yīng)用上受到限制。間壁式換熱器的類型也是多種多樣，從其結(jié)構(gòu)上大致可以分為：一、管式換熱器 管殼式換熱器 （1）固定管板式換熱器（2）浮頭式換熱器B（3）U型管式換熱器套管式換熱器蛇管換熱器 （1）沉浸式蛇管換熱器（2）噴淋式蛇管換熱器翅片管換熱器二、板式換熱器 夾套換熱器39。一般來說，板式換熱器單位體積的傳熱面積較大、設(shè)備緊湊，低耗材，傳熱系數(shù)大，熱損失小。而管式換熱器雖然在傳熱性能和設(shè)備的緊湊性上不及板式換熱器，但它具有結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單、加工制造比較容易，結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，性能可靠，適應(yīng)面廣等突出優(yōu)點(diǎn)，因此被廣泛用于化工生產(chǎn)中。列管式換熱器設(shè)計(jì)資料個(gè)數(shù)據(jù)比較完善，目前在許多國(guó)家已有系列化標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)管束和殼體之間的溫差太大而產(chǎn)生不同的熱膨脹時(shí)，常會(huì)使管子與管板的接口脫開，從而發(fā)生介質(zhì)的泄漏。由此可見，這種