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换热器的种类及其传热计算
冶金工程
(一)换热器的种类
换热器是冶金工程冶金及化工生产中用以进行热交换操作的常用设备。根据传热的原理和实现热交换的方法，换热器可分为间壁式、混合式和蓄热式三大类。
1.间壁式换热器
间壁式换热器是在冷、热两流体间用一固体壁面隔开，两种流体不相混合，通过间壁进行热量的传递。间壁式换热器是应用最广的一种换热器，该类换热器又可分为夹套式、蛇管式、套管式、列管式、板式和板翅式等，其中以列管式换热器应用最广，后面将作重点介绍。而夹套式换热器及沉浸式蛇管换热器则常用于湿法冶金的反应过程。
(1)夹套式换热器
此种换热器的构造如图1-3-30所示。夹套安装在容器的外部，夹套与容器之间形成密闭空间，为载热体或载冷体之通道。用蒸汽加热时，蒸汽由上口进入，冷凝水则由下口排出；若用于冷凝，则用于冷却的水从下口进入而由上口排出。
该种换热器的优点是构造简单，造价低。但其传热面小，传热系数较低，一般用在传热量不太大的场合。为提高其传热效果，可在容器内安装搅拌器。
(2)蛇管式换热器
蛇管式换热器有沉浸式和喷淋式之分，前者将蛇管浸入盛流体的容器中，后者则将蛇管固定在钢架上，用水喷淋。沉浸式蛇管换热器的构造如图1-3-31所示。蛇管常用金属管子弯制而成。由于蛇管放入容器中，容器中液体流速小，故传热系数小。但其结构简单，价格低廉，便于防腐，且能耐高压，故广为小厂采用。若在容器内增设搅拌器或减小管外空间，则可提高传热系数。

图1-3-31沉浸式蛇管换热器
喷淋式换热器传热效果较好，便于检修和清理，但其缺点是喷淋不易均匀。
(3)套管式换热器
套管式换热器为几段由两种尺寸不同的标准管连接而成的同心圆套管，用180。的回弯管连接而成，如图1-3-32所示。每段套管称为一程，换热器的程数可以根据传热面的大小而增减，也可几排并列，每排与总管相连。进行热交换时，一种流体在内管流动，另一种流体则在套管的环隙中流动，冷、热两种流体一般是逆流流动。由于套管的两个管径都可以适当选择而使流体呈紊流状态，故其传热系数较大。又由于设备由管子组成，其耐压能力较强，制造较方便，加热面易于增减。其主要缺点是管间接头多，易泄漏，单位传热面的金属耗量大。故一般用于中小流量且传热面要求不大的场合。

图1-3-32套管式换热器
2.混合式换热器
混合式换热器又称直接接触式换热器。此类换热器中，冷、热流体以直接混合的方式进行热量传递，故其传热效果好。这种换热器用于工艺上允许两流体混合的情形，既方便又有效，设备构造较简单，且易于防腐，常用于气体的冷却或水蒸气的冷却。
3.蓄热式换热器
蓄热式换热器又称蓄热器，如图1-3-33所示，器内充填耐火砖等热容量较大的固体填料。冷、热流体交替地流过蓄热器，利用固体填料来积蓄和释放热量以达到热交换的目的。该换热器结构较简单，且可耐高温，常用于高温气体热量的利用和冷却；其缺点是设备体积庞大，且不能避免两种流体的混合。
实际生产中所应用的换热器种类很多，需了解各种换热器的特点，并根据工艺要求选用适当的类型。

图1-3-33蓄热式换热器
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