夾套式熱交換器

傳熱設備簡稱換熱器，是化工、石油、動力、輕工等許多工業部門中應用最為廣泛的設備之一。按用途可分為加熱器、冷卻器、冷凝器和蒸發器等。由於生產的規模、物料的性質、傳熱的要求等各不相同，故換熱器的類型也是多種多樣的。本章主要討論：主要類型換熱器的性能和特點，以便根據工藝要求選用適當的類型；換熱器傳熱面積的計算，基本尺寸的確定，以及流體阻力的核算等，以便在系列化標準的換熱器中選定適用的規格。

換熱器按其傳熱特徵可分為以下三大類。

1、直接接觸式

直接接觸式換熱器中，冷、熱兩流體通過直接混合而實現熱量交換。在工藝上允許兩種流體相互混合的情況下，這是比較方便和有效的，且其結構也比較簡單。直接接觸式換熱器常用於氣體的冷卻或水蒸氣的冷凝。

2、蓄熱式

蓄熱式換熱器簡稱蓄熱器，它主要由熱容量較大的蓄熱室構成，室中可充填耐火磚或金屬帶等作為填料。當冷、熱兩種流體交替地通過同一蓄熱室時，即可通過填料將得自熱流體的熱量，傳遞給冷流體，達到換熱的目的。為適應連續操作，至少需要兩個蓄熱器交替使用。這類換熱器的結構較為簡單，且可耐高溫，常用於氣體的餘熱或冷量的利用。其缺點是設備體積較大，而且兩種流體交替時難免有一定程度的混合。

3、間壁式

間壁式換熱器的特點是在冷熱兩種流體之間用一金屬壁（或石墨等耐腐蝕且導熱性能較好的非金屬壁）隔開，以使兩種流體在不相混合的情況下進行熱量傳遞。

夾套裝在容器的外部，夾套與容器之間形成密封空間為加熱或冷卻介質的通道。夾套通常用鋼和鑄鐵製成，可焊接在器壁上或者用螺釘固定在容器的法蘭上，夾套式換熱器主要用於加熱或冷卻。當用蒸汽進行加熱時，蒸汽由上部接管進入夾套，冷凝水則由下部接管排出。

夾套式換熱器的傳熱係數較小，傳熱面積又受容器限制，因此，適用於傳熱量不太大的場合。為了提高其傳熱性能，可在容器內安裝攪拌器，使器內液體作強制對流。為了彌補傳熱面積的不足，可在容器內加設蛇管等。

強化傳熱的目的是以最小的傳熱設備獲得最大的換熱能力。根據傳熱的基本方程，強化傳熱過程主要有如下幾種途徑：

1、增大傳熱面積A

增大傳熱面積A可以增加傳熱量。但隨著設備的增大，投資和維修費用也相應增加。這種途徑是否採用，要看傳熱量的增加能否補償費用上的增加。

2、增加傳熱平均溫度差

在理論上可採用提高加熱介質溫度或降低冷卻介質溫度的辦法。但這往往受客觀條件（如蒸汽壓力、氣溫水溫等）和工藝條件（如製品的熱敏性、冰點等）的限制。提高蒸汽壓力，設備的造價會隨之提高。但在一定的

汽源壓力下。可採取降低燕汽管道阻力的方祛以提高加熱蒸氣的壓力。

3、減小傳熱熱阻，提高傳熱係數K

這是強化傳熱過程的有效途徑。在這些熱阻中，若有一個熱阻很大，而其他的熱阻比較小，則應從降低最大熱阻著手。換熱器剛使用時，由於沒有垢層，流體對流傳熱熱阻是主要方面，減小這項熱阻主要靠提高流速，增加流體的湍動程度來實現。

如將換熱器由單程改為多程，加裝擋板使用螺旋板式換熱器等都能加大流體的流速。在管內適當裝入一些添加物亦可起到增強湍動，破壞滯流內層的作用。隨著換熱器使用時間的延長，垢層熱阻逐漸增大，因此防止結垢，及時清除污垢，也是強化傳熱的關鍵。