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换热器
关键术语
折流板-在管壳式换热器内等间距排布，支撑管束，防止震动，控制流速和流向，增大湍流程度，减少热点。
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管箱-安装在管壳式换热器入口侧用于引导多管程换热器管侧流体流动的装置。冷凝器-用于冷却和冷凝热蒸汽的一种管壳式换热器。传导-由分子震动引起的通过固体即无空介质的热传递的方式。
对流-在流体中由流体流动引起的热传递方式。
泄洪道逆流-指两股流束沿着相反方向流动，也称为反流。
错流-指两股流束沿着彼此垂直的方向流动。
压差-进出口之间的压力差；表示为ΔP，或德尔塔p。
温差-进出口之间的温度差；表示为ΔT，或德尔塔t。
固定管板式换热器-用于指管板与壳体刚性固定的管壳式换热器的术语。
浮头-指换热器上介质返回侧管板不与壳体固定，并且设计成当温度升高时可在壳体内伸长（浮动）。
污垢-在如冷却塔和换热器等设备内表面形成的，导致热传递效率降低和堵塞。釜式再沸器-带有蒸汽分离腔的管壳式换热器，用于蒸馏系统中，为分离轻重组分提供高温，并维持热平衡。
层流-近乎完整的流线型流动，液流层在平行的轨道上流动。
多管程换热器-一种管程流体流过管束（热源）超过一次的管壳式换热器
平行流-指两股流束沿着相同的方向流动，例如，管壳式换热器中的管侧流和壳侧流；也称为并流
辐射热传递-热量在热源和接收者之间通过电磁波传输。
再沸器-用于加热曾经沸腾的液体直到液体再次沸腾的换热器。
显热-通过温度的改变能够测量或感觉到的热量。
管壳式换热器-一种有一个圆筒壳环绕着管束的换热器。
壳侧-指管壳式换热器绕管外侧的流道。参见管侧。
热虹吸再沸器-当静态的液体被加热到沸点时会产生自然循环的换热器型式。
管板-管壳式换热器管端通过滚胀、焊接、或者两者并用的方法连接固定在其上
的平板。
管侧-指通过管壳式换热器管内的流道，参见壳侧。
湍流-流体在漩涡中随机运动或混合。
换热器的类型
热量传递在工业过程中有非常重要作用。换热器广泛用于过程之间的热量传递，它能够使热流体的热通过热传导或对流的方式传递给冷流体。换热器为此过程提供加热或冷却。各种各样的的换热器被用于化工过程工业中。 在盘管式换热器中，蛇管浸没在水里或向其喷水来进行传热，这种操作方式传热系数较低且需要较大空间，因此它最适用于用较低的热负荷来冷凝蒸汽。
套管式换热器是采用一个管子包含在另一个管子里面的设计，管子可以是光管或外部翅片管。套管换热器通常采用串联使用，壳侧操作压力高至500磅/平方英寸（表压），而管侧5,000磅/平方英寸（表压）。
管壳式换热器有一个圆筒形壳体包在管束外面。流过换热器的流体被称为管侧流体或壳侧流体。换热器内有一系列折流板支撑着管束，用于引导流体流动，增大流速，减少管子震动，保护管子，并产生压力降。管壳式换热器可以分类为单程固定管板式、多程固定管板式、多程浮头式和U型管式。固定管板式换热器（图7.1）的管板与壳体固定。固定管板式换热器适用于最大温差为200°F (93.33°C)的操作。由于热膨胀的存在固定管板式换热器不能超过这个温差值。它最适合用于冷凝或加热操作。浮头式换热器是为200°F (93.33°C)以上的高温差设计的。操作过程中，一块管板固定而另一块管板在壳体内“浮动”，浮动端未与壳体固定且可以自由膨胀。
再沸器是用于加热曾经沸腾的液体直到液体再次沸腾的换热器。工业上常用的类型有釜式和热虹吸式。
板式换热器主要由若干个金属板片构成，交替排列的金属板片是为冷热交换设计的。两相邻板片的边缘处有垫片，压紧后可达到密封的目的。板式换热器有冷热流体的进口和出口。板片和垫片的四个角孔形成了流体的分配管和汇集管，使冷热流体逆向经过相邻板间的波纹流道空间，该装置最适用于粘性和腐蚀性介质，其传热效率很高。板式换热器结构紧凑且便于清洗，操作温度限制在350到500°F (176.66°C到260°C)，其目的是为了保护内部垫片，由于设计要求板式换热器不适合于沸腾和冷凝。工业过程中的大多数液液两相流体的交换都使用该设计。
风冷换热器在操作过程中不需要壳体，工艺管连接在一个进水口和一个可回程的汇流箱中，管子上可能存在翅片管或光管，翅片的作用是推动或拉动外界的空气越过暴露的管子，风冷换热器主要应用于高传热的冷凝操作。螺旋板式换热器的特点是结构紧凑，该设计使流体在媒介中形成高湍流。同其他换热器一样，螺旋板式换热器有冷热流体的进口和出口，在内表面实现热的交换，螺旋板式换热器还有两个内部腔。
办公桌隔断管式换热器的制造商协会通过多种设计的规范标准将换热器进行分类，其中包括美国机械工程师协会(ASME)的结构代码，公差和机械设计：
●B类，专为通用操作（经济和紧凑设计）
●C类，专为适度的服务和通用操作（经济和紧凑设计）
R类，专为恶劣的条件下（安全耐久性）
传热和流体流动
传热的方式有热传导，热对流，热辐射（图7.2），在石油化学产品中，炼油厂和实验室的环境中，这些方法需要被充分的理解，在所有的换热器中都能发现热传导和热对流过程的结合。传热的最佳条件是产品受热或冷却有较大的温差（温差越大，传热效果越好），高能量或高的冷却剂流率，较大的换热面积。
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图7.2 传热
传导
热传导的热量是通过固体传递的，例如管子，封头，挡板，管板，翅片和壳体。这个过程发生在当分子固体矩阵从热源吸收热量，由于分子在一个固体矩阵并且不能移动，它们开始振动，这时能量就从热的一侧转移到冷的一侧。
热对流
对流是液体中较热部分和较冷部分之间通过循环流动使温度趋于均匀的过程，在液体中分子的运动形成电流，然后再重新分配能量，这个过程将持续进行直到能量分布均匀为止，在一个换热器中，这个过程发生在流体介质彼此接触进行能量交换时。挡板的排列方式和流体的流向将要决定这个对流会发生在换热器的各个部分。
热辐射
热辐射最好的例子是太阳使地球变得温暖，太阳的热量是通过电磁波传
递的。热辐射是一个视线的过程，因此发射源和接收源的位置是非常重要的，在热交换器中没有辐射传热过程。
层流和湍流
一次性台布流体流动的两个主要分类是层流和湍流（图7.3）。层式或流线型流动流体在管内流动时，其质点沿着与管轴平行的方向作平滑直线运动。此类流动的流量很小，有很小的扰动（旋转和涡流）。湍流通常有很大的流速。当流速增加时，层流模式将要改变成扰动模式，湍流是随机的运动或流体的混合。一旦湍流流动开始，分子的运动速度就要加快直到流体统一扰动为止。湍流流动允许液体分子混合使其比层流流动更容易吸收热量。层流流动促进了静电膜的发展，静电膜是一个绝缘体。湍流流动减少了静电膜的厚度，提高了传热率。
平行流和串流
换热器可以通过不同的方式连接，最常见的串联和并联(图7.4)，串流中(图7.4)，在一个多通道的换热器中通过管侧流动排入到第二个换热器中，根据换热器是如何运行的这种排放路线可以被转向到壳程或管程中。导向原则是经过一个换热器的流动在它到第二个换热器之前。在并联流动中工艺工程是在同一时间经过多个换热器。
图7.3 层流和湍流
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