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4.1.3 控制系统的说明 34
5 总结 36
致谢 37
参考文献 38
1 绪论
1.1 引言
换热器是一种实现物料之间热量传递的节能设备，是在石油化工、冶金、电力、轻工、食品等行业普遍应用的一种工艺设备。近年随着节能技术的发展，用领域不断扩大，利用换热器进行高温和低温热能回收带来了显著的经济效益。目前，在换热器设备中，使用量最大的是管壳式换热器，约占换热器设备量的70%。管式换热器是一种传统的标准换热设备而在许多工业部门得到保证。特点是适应性强、清洗方便、生产成本低、选材广。材料为低碳钢、低合金钢以及不锈钢。
1.2 换热器的分类
1.2.1 间壁式换热器
（1）夹套式换热器
夹套空间是加热介质和冷却介质的通路。这种换热器主要用于反应过程的加热或冷却。当用蒸汽进行加热时，蒸汽上部接管进入夹套，冷凝水由下部接管流出【1】。作为冷却器时，冷却介质（如冷却水）由夹套下部接管进入，由上部接管流出。夹套式换热器结构简单，但由于其加热面受容器壁面限制，传热面较小，且传热系数不高。
（2）喷淋式换热器
这种换热器多用作冷却器。热流体在管内自下而上流动，冷水由最上面的淋水管流出，均匀地分布在蛇管上，并沿其表面呈膜状自上而下流下，最后流入水槽排出。喷淋式换热器常置于室外空气流通处。冷却水在空气中汽化亦可带走部分热量，增强冷却效果。其优点是便于检修，传热效果较好。缺点是喷淋不易均匀。
（3）套管式换热器
套管式换热器的基本部件由直径不同的直管按同轴线相套组合而成【2】。内管用180度的回弯管连接，外管亦需连接，结构如图所示。每一段套管为一程，每程有效长度为4～6m。若管子太长，管中间会向下弯曲，使环隙中的流体分布不均匀。套管换热器的优点是构造简单，内管能耐高压，传热面积可根据需要增减，适当选择两管的管径，两流体皆可获得适宜的流速，且两流体可作严格逆流。其缺点是管间接头较多，接头处易泄漏，单位换热器体积具有的传热面积较小。故适用于流量不大、传热面积要求不大但压强要求较高的场合。
1.2.2 管壳式换热器
（1）固定管板式
其特点是管板不易伸缩，从而减小热应力。但这种补偿方式仍不适用于热、冷流体温差较大（大于70℃）的场合，且因膨胀节是承压薄弱处，壳程流体压强不宜超过6atm。为更好地解决热应力问题，在固定管板式的基础上，又发展了浮头式和U型管式列管换热器。
（2）浮头式
其特点是有一端管板不与外壳相连，可以沿轴向自由伸缩。这种结构不但完全消除了热应力，而且由于固定端的管板用法兰与壳体连接，整个管束可以从壳体中抽出，便于清洗和检修。浮头式换热器应用较为普遍，但结构复杂，造价较高。
（3）U型管式
U型管式换热器每根管子都弯成U型，管子的进出口均安装在同一管板上。封头内用隔板分成两室。这样，管子可以自由伸缩，与壳体无关。这种换热器结构适用于高温和高压场合，其主要不足之处是管内清洗不易，制造困难。
1.3 换热器的基本结构及其工作原理
管壳式换热器的主要零部件有壳体、接管、封头、管板、换热管、折流元件等，对于温差较大的固定管板式换热器，还应包括膨胀节【3】。管束两端固定在管板上，管板连同管束都固定在壳体上，封头、壳体上装有流体的进出口接管。热交换时，一种流体在管束及与其相通管箱内流动，其所经过的路程称为管程；另一种流体在管束与壳体之间的间隙中流动，其所经过路程称为壳程。管壳式换热器的结构应该保证冷、热两种流体分走管程和壳程，同时还要承受一定温度和压力的能力。
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