1.2　换热设备的主要类型

在换热设备中，用得最多的是管壳式换热器。在传统的折流板换热器获得广泛应用的前提下，由于工艺要求、能源危机和环境保护等诸多因素，传热强化技术和换热器的现代设计方法获得了飞速发展，设计人员已经开发出了多种新型换热器，以满足各行各业的需求。例如，为了适应加氢装置的高温高压工艺条件，螺纹锁紧换热器、密封环换热器、金属垫圈式换热器技术获得了快速发展，并在乙烯裂解、合成氨、聚合和天然气工业中得到了大量应用，可达到承压35MPa、承温700℃的工艺要求；为了回收石化、原子能、航天、化肥等领域使用燃气、合成气、烟气等所产生的大量余热，产生了各种结构和用途的废热锅炉用以回收热能；为了解决换热器日益大型化所带来的换热器刚度增大、振动破坏等问题，纵流式换热器获得了飞速的发展和应用，不仅提高了传热效果，也有效克服了由于管束振动引起的换热器破坏现象。另外，各种新结构高效换热器、高效重沸器、高效冷凝器、双壳程换热器也大量涌现。

总体而言，换热设备在工业过程中的应用体现在以下几个方面：

①反应物料的加热或冷却；

②产品的冷凝或冷却；

③反应热量的取出或供应；

④液体的蒸馏、气化或稀溶液的蒸发；

⑤工业余热（废热）的回收和热能的综合利用。

1.2.1　换热设备的主要类型

换热设备根据热量传递方法的不同，可以分为间壁式、直接接触式和蓄热式三大类。

（1）间壁式换热器

温度不同的两种流体通过隔离流体的器壁进行热量传递，两流体之间因有器壁分开，故互不接触，这是过程工业生产经常要求的条件，也是应用最广泛的类型。

（2）直接接触式换热器

又称混合式，冷流体和热流体在进入换热器后直接接触传递热量。这种方式对于工艺上允许两种流体可以混合的情况下是比较方便而有效的，如凉水塔、文氏管、喷射式冷凝器等。

（3）蓄热式换热器

又称蓄热器，是一个充满热体（如格子砖）的蓄热室，热容量很大。温度不同的两种流体先后交替地通过蓄热室，高温流体将热量传给蓄热体，然后蓄热体又将这部分热量传给随后进入的低温流体，从而实现间接的传热过程。这类换热器的结构较为简单，可耐高温，常用于高温气体的冷却或废热回收，如回转式蓄热器和切换阀门式蓄热器。

现代过程工业生产中应用的换热设备，绝大多数为间壁式换热器。在间壁式换热器中，传热过程的不同、操作条件的差异、流体性质的各种特点以及间壁材料的制造加工性能等因素决定了传热设备的结构类型是多种多样的。

1.2.2　换热设备的选型

换热设备的类型很多（见表1-1），各种形式都有它特定的应用范围。在某一种场合下性能很好的换热器，如果换到另一种场合，传热效果和性能则可能会有很大的改变。因此，针对具体情况正确地选择换热器的类型是很重要和很复杂的工作。

换热设备选型时需要考虑的因素是多方面的，主要是：a.流体的性质；b.流量及热负荷量；c.操作温度、压力及允许压降的范围；d.对清洗、维修的要求；e.设备结构材料、尺寸和空间的限制；f.价格。

流体的性质对换热器类型的选择往往会产生重大的影响，如流体的物理性质（比热容、热导率、黏度）、化学性质（如腐蚀性、热敏性）、结构情况以及是否有磨蚀颗粒等因素都对传热设备的选型有影响。例如硝酸的加热器，由于流体的强腐蚀性决定了设备的结构材料，从而很快就限制了可能采用的结构范围。如对于热敏性大的液体，能否精确控制它在加热过程中的温度和停留时间往往就成为选型的主要前提。流体的清净程度和是否易结垢，有时在选型上往往也起决定性作用，如对于需要经常清洗换热面的物料就不能选用高效的板翅式或其他不可拆卸的结构。

同样，换热介质的流量、操作温度、压力等参数在选型时也很重要，例如板式换热器虽然高效紧凑，性能很好，但是由于受结构和垫片性能的限制，当压力或温度稍高时，或者流量很大时，这种型式就不适用了。

需要注意的是，随着生产技术的进步，各种换热器的适用范围也在不断地发展。如对于高温高压的换热过程，以前主要选用结构简单的蛇管或套管换热器，但这些类型换热器的流体处理量小，价格高，不能适应现代大型化装置的需要，因此随着结构材料和制造工艺的发展，列管换热器已广泛应用于高温高压的场合。