換熱容器

對流換熱是流體和與之接觸的固體壁面之間的換熱。

速度邊界層：流體流過閻體壁面的時候，由於流體的黏性，緊貼壁面的流體和固壁之問沒有相對運動，若流體主流和壁面之問有相對運動，則在壁面附近流體相對於壁面的運動有一個逐漸增大的區間，壁面附近這個速度變化顯著的薄層就是速度邊界層。

溫度邊界層：在對流換熱現象中，若壁面溫度是t，流體主體的溫度是t，溫度是連續變化的，則緊貼壁面的流體溫度等於壁面溫度，在貼近壁面的一層流體中，溫度從t逐漸變化到主流溫度t，這一溫度變化顯著的流體薄層稱為溫度邊界層。

影響對流換熱的因素很多．主要包括：

(1)流動的起因，即是強制對流還是自然對流。強制對流時流體的流動是外力驅動的，而自然對流時流體的流動是由換熱本身引起的流體中的溫度差(密度差)驅動的。

(2)流體有無相變。有相變的沸騰換熱或凝結換熱和單相流體的換熱規律有較大差異，需要考慮汽化潛熱。如飽和水定壓汽化的過程中，流體吸收熱量汽化，但溫度不變。

(3)流動的狀態，即湍流還是層流。湍流邊界層的熱對流較強，而層流邊界層中的熱對流很弱。

(4)壁面的幾何形狀。流體流過不同形狀的固體表而時，流動形態受到壁面幾何因素的影響。如同樣的流體，同樣的來流速度流過平板和橫掠圓管時，換熱狀況不同。

(5)流體的物理性質，包括流體的導熱係數、密度、比熱容、運動黏度以及體脹係數等。

換熱容器是進行熱量交換的通用設備，簡稱換熱器。在化工生產中，流體加熱、冷卻，液體氣化或蒸氣冷凝等過程都需進行熱量交換，因而需要換熱器，故其在化工生產中得到極為廣泛的應用。通常在石油、化工裝置的建設中，換熱器約佔總投資的20%，在全廠化工設備總重量中約佔40%。因此，換熱器的先進性、合理性和運轉的可靠性，將直接影響著產品的質量、數量和成本。

換熱器的種類很多，它們的結構形式和應用場合也各不相同，一台比較完善的換熱器除需滿足化工工藝要求外，尚需考慮下列因素：

(1)換熱效率高；

(2)流體流動的阻力小；

(3)結構可靠，製造成本低；

(4)便於安裝、檢修。

生產中最常用的換熱器型式有：套管式、蛇管式、管殼式、板式換熱器(包括螺旋板式、板翅式)等。在這些換熱器中要同時滿足上述4條是很困難的，任何換熱設備都不可能是十全十美的，例如平板換熱器等高效換熱設備具有體積小、重量輕等優點，但也有流動阻力大，製造、檢修較困難等缺點。雖然管殼式換熱器在換熱效率、緊湊性和金屬消耗量等方面均不及高效換熱器，但它具有結構堅固，能夠承受高溫、高壓，製造工藝較成熟，選材範圍廣等優點，因此仍是石油、化工生產中的主要設備。

1.直接接觸式換熱器，這種換熱器又稱混合式換熱器，它是利用兩種流體充分接觸，彼此混合進行換熱。為增加流體間的相互接觸，在設備中常設置填料和柵板，容器做成塔形結構。這種換熱器傳熱效率高，單位容積提供的傳熱面積大，設備結構簡單，但如果工藝上不允許兩種流體混合，則不能採用這種結構。

2.表面式換熱器，這種換熱器又稱間壁式換熱器，冷熱兩種流體進入換熱器后被固體壁面隔開，互不接觸，熱量由熱流體通過壁面傳給冷流體。此類換熱器應用最為廣泛，形式多樣，包括各種管殼式和管板式換熱器。

3.蓄熱式換熱器，這種換熱器又稱回熱式換熱器，高溫流體和低溫流體交替通過固體構成的蓄熱體，將熱量由高溫流體傳給低溫流體。使用這種換熱器時，兩種流體會有一定量的混合，如果工藝上不允許兩種流體混合，則不能採用這種結構。如迴轉式空氣預熱器就是一種蓄熱式換熱器。

4.中間載熱體式換熱器，這種換熱器是把2個表面式換熱器由在其中循環的載熱體連接起來的換熱器。載熱體在高溫流體換熱器和低溫流體換熱器問循環，從高溫流體換熱器中吸收熱量，向低溫流體換熱器放出熱量。如熱管式換熱器、液體或氣體偶聯的表面換熱器等。