几种常用的热交换器的介绍

有很多类型的热交换器. 如果根据传热面的形状和结构进行分类，则可分为管式，板式和其他类型的热交换器. 它们中的许多可以应用于制药领域. 换热器的类型可以进一步细分，可以分为管壳式换热器，套管式换热器，盘管式换热器；板式换热器可以分为板式换热器，板式翅片换热器，板壳式换热器，螺旋板式换热器等. SengChuang将与您分享几种常用的制药用热交换器.

管壳式换热器

首先介绍下壳管式热交换器. 壳管式热交换器由许多管组成，管束构成热交换器的传热面. 这种热交换器也称为管壳式热交换器. 热交换器的管固定在管板上，并且管板与外壳连接. 为了增加管外部空间中流体的流速并改善热交换器的热传递，在缸体中间隔一定距离安装了许多挡板. 热交换器外壳上有流体入口和出口，两侧都有管盒，有时还会在上面安装检查孔以安装仪器的接口管，液体排放孔和排气孔. 在热交换器中，流体从一个管箱（称为前管箱）流入管中，并通过另一个管箱（称为后管箱）流出（对于奇数单程热交换器），或者绕过管箱，并流回前管箱的入口侧流出（双编号单管换热器），此路径称为管箱侧. 另一种流体从气缸上的连接管进入和流出热交换器壳体，并在管束外部流动. 该路径称为壳侧.

管壳式换热器是将管子和管板连接起来，然后将其与壳固定. 根据其连接方式和固定方式的不同，可分为固定管板式，釜式浮头式，U形管式，滑管板式，填料函式等.

1. 固定管板式换热器

在管板式换热器的两端固定管板，并通过焊接与壳体连接，如图5-11所示. 这种热交换器的结构简单. 在相同的管壳直径下，大多数排气管更加紧凑. 由于两个管板由换热管相互支撑，因此与其他管壳式换热器相比，该管板最薄，不仅降低了成本，而且可以清洁每个管的内部. 但是，在壳体侧进行清洁很困难，并且不能进行机械清洁，因此适用于不易结垢的流体. 当管束和外壳之间的温差太大而无法产生不同的热膨胀时，管和管板之间的界面通常会脱开，从而导致介质泄漏. 可以看出，该换热器适用于温差不大且壳侧水垢不严重或可以化学清洗的场合. 由于这种热交换器集中了管壳式热交换器的优点，因此得到了广泛的应用.

2. 浮头式换热器

图5-12显示了浮头热交换器. 浮头式热交换器的结构已得到改进，以修复固定管板式热交换器的缺陷. 管板的两端只有一端固定在壳体上，另一端的管板可以在壳体内自由移动. 此末端称为浮头. 这种类型的热交换器壳管束没有热膨胀，因此，当两种介质之间的温差较大时，管束与壳之间就没有温差应力. 浮动头端设计为可拆卸结构，因此管束可以轻松插入或拔出（也设计为不可拆卸），从而为维护和清洁提供了方便.

浮头式换热器适用于壳体与壁之间的温差大或容易腐蚀和结垢的场合. 但是，这种热交换器的结构复杂，笨重，成本比固定管板式热交换器高20％左右，而且材料消耗大.

3. U型管壳式换热器

U型管热交换器如图5-13所示. U型管热交换器只有一个管板. 将管弯曲成U形，并将管的两端固定在同一管板上. 由于管壳与管壳分离，管束可自由伸缩，不会因管壁与管壳壁之间的温差而产生热应力，热补偿性能良好. 管侧为双管侧，过程长，流量大，传热性能好，承压能力强. 由于U形管式换热器只有一个管板，没有浮头，因此结构简单，成本比其他换热器便宜，管束可以从壳体中抽出，管的外部是易于清洁，但管内清洁困难. 流体必须清洁且不易结垢.

U型壳管式热交换器通常在高温高压下使用. 尤其是在高压情况下，弯曲部分的壁厚应增加，以补偿弯曲后管壁的变薄.

4. 填料函热交换器

对于某些腐蚀严重且温差大的腐蚀加热器，通常需要更换管束，因此使用填料函式热交换器要比浮头式或固定式热交换器好得多. 它具有浮头式换热器的优点，克服了固定式换热器的缺点，其结构比浮头式换热器简单，易于制造，维修和清洁.

填料函热交换器的管板只有一端固定在壳体上，另一端用填料函密封. 如图5-14所示，其管束也可以自由膨胀，因此无需考虑，因为由管壁和壳壁之间以及管侧和壳侧之间的温差引起的热应力与浮头相比，可以清洗，加工制造更方便，成本更低. 但是，由于填料密封件容易泄漏，因此壳侧压力不能太高，并且在壳侧为，易燃，易爆和有毒介质的情况下，也不容易使用.

当前使用的填料函式热交换器相对较小，并且直径小于700毫米. 大直径填料函热交换器很少使用，尤其是在较高的工作压力和温度下.

5. 折流板换热器

折流板热交换器是由一系列小的折流板杆组成的管壳式热交换器. 这些小的挡板杆彼此平行，并以一定距离焊接到由杆或杆制成的外环上，以形成挡板环，如图5-15所示. 每个挡板环以一定距离隔开，并以一定的布置方式分别用共同的固定距离管焊接或固定到拉杆上，以形成挡板杆网，如图5-16所示. 这些挡板杆网络和热交换管共同构成了挡板热交换器（挡板管束）的主要结构.

折流板式换热器设计用于改善传统的折流板式换热器的流体引起的振动. 在这种结构中，在支撑管的挡板和管之间几乎没有间隙. 管束中每个传热管的上，下，左和右侧得到可靠支撑，流体的流动从根本上发生了变化. 在这种情况下，可变折流板换热器的横向流动与管子的轴向流动平行，从而消除了液体引起的振动的根本原因. 采用这种结构的换热器还具有以下特点:

①由于壳侧的流体主要沿轴向流动，因此减小了壳侧的压降；

②与折流板式换热器相比，壳侧单元压降和总传热系数更高；传热特性比K /△p更高；

③热交换器内无严重的停滞区域板式冷却器，效率高，不易结垢.

在中国的GB 151“壳与壳式热交换器”规范中，热交换器模型的表示基于美国TEMA规范，并且使用三个英文字母来表示热交换器的三个主要组件. 表示热交换器的整体结构类型. 表示方法如下:

在上述表示方法中，DN是热交换器的公称直径，缸体的内径是轧制缸体，钢管的外径是缸体. A是热交换器的标称换热面积. 它基于热交换管的外径. 减去延伸到管板中的热交换管的长度后，计算出的管束外表面区域的热交换是圆形的. 区域. LN是标称长度，是指热交换管的长度. 当热交换管是直管时，取直管的长度. 当热交换管是U形管时，是指U形管的直管段的长度. S代表热交换管材料（仅限于铝，铜，钛）. pt / ps是管/壳侧的设计压力，设计压力是指在相应的设计温度下用于确定热交换器筒体和其他压力组件的厚度的压力，通常略高于工作温度压力. Ⅰ类管束是指使用高级和高级冷拔热交换管，适用于无相变传热和易振动的场合，柬埔寨Ⅱ类管使用普通级冷拔热交换管，适用于重沸和凝结一般情况下进行传热且无振动. I级和II级管束仅限于碳钢和低合金钢.

还有一个套管式热交换器. 套管式热交换器由两个直径不同的标准管组成. 同心套管为基座，内管与U形弯头相连，外管与直管相连. 整个蛇形套筒固定在支架上，如图5-18所示. 管式热交换器中直管的每个部分简称为单程，冷，热流体分别流过内管和环形通道，并在其中实现热交换. 如果内管通过要加热的天然气，而外管通过蒸汽，则在结构上有利于形成完全的逆流传热.

有两种连接外管和内管的方法: 可拆卸和不可拆卸. 为了能够清洁和检修内外管之间的环形空间（即蒸汽通道）并防止内外管之间的温差引起的热应力，通常内管和外管之间的连接一端不可拆卸且可拆卸.

套管热交换器

套管式热交换器结构简单，易于制造和拆卸，可使高压介质在管道侧流通. 天然气循环内管可以使用与集输管道相同的材料和相同的直径，因此更多地用于天然气集输系统. 许多. 但是，该设备的管接头很多，容易泄漏板式冷却器，环形通道难以清洗，制造成本高，单位传热面积的金属消耗大，大容量笨重，不经济. 热交换器. 因此，适用于传热面积（10〜12m2），流量小的场合.

板式换热器

板式换热器也是常用的换热器，通常用于制药行业. 板式热交换器包括板式，板翅片式和螺旋板式三种，其中使用最广泛的是板式热交换器，通常简称为板式热交换器.

如果板式热交换器使用板作为分隔壁，则称为板式热交换器. 在这种类型的热交换器中，由于沿板流动的流体的传热系数较小，因此通常在板上添加翅片板或尝试使流体以螺旋形状运动以增强传热. 以这种方式构造的热交换器被称为板翅式热交换器和螺旋板式热交换器. 一些板式换热器的分隔壁被压成波纹状，这也可以增强热传递.

板式换热器的优点是总传热系数高，占地面积小，多种介质之间的热交换，对数平均温差小，终端温差小且易于使用，但可以承受较低的工作压力（通常较小）大于2.5MPa），不能用于包含较大固体颗粒的流体.

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