北京化工大学：《过程设备设计》课程教学资源（课件讲稿）第六章 换热设备 6.1 概述

过程设备设计 6.1概述 教学重点： 换热设备分类及其特点。 教学难点： 无

过程设备设计 教学重点： 换热设备分类及其特点。 6.1 概述 3 教学难点： 无

6.1概述 过程设备设计 6.1.1换热设备的应用 用于在两种或两种以上流体间、一种流体一种固体 定义 间、固体粒子间或者热接触且具有不同温度的同一 种流体间的热量（或焓）传递的装置称为换热设备 它是化工、炼油、动力、食品、轻工、原子能、制 应用 药、机械及其它许多工业部门广泛使用的一种通用 设备

6.1 概述 6.1.1 换热设备的应用 用于在两种或两种以上流体间、一种流体一种固体 、一种流体一种固体 间、固体粒子间或者热接触且具有不同温度的同一 固体粒子间或者热接触且具有不同温度的同一 种流体间的热量（或焓）传递的装置称为换热设备 ）传递的装置称为换热设备 定义 过程设备设计 4 应用 它是化工、炼油、动力、食品、轻工、原子能、制 药、机械及其它许多工业部门广泛使用的一种通用 机械及其它许多工业部门广泛使用的一种通用 设备

6.1概述 过程设备设计 化工厂中，约占总投资的10%20%；在炼 投资比重 油厂中，约占总投资的35%~40%。近20年 来，换热器在能量储存、转化、回收，以 及新能源利用和污染治理中得到了广泛的 应用。 工业使用 使流体温度达到工艺流程规定的指标， 以满足工艺流程上的需要。 换热设备也是回收利用余热、废热特别是低 位热能的有效装置

6.1 概述 投资比重 化工厂中，约占总投资的 ，约占总投资的10%～20%；在炼 油厂中，约占总投资的 ，约占总投资的35%~40%。近20年 来，换热器在能量储存 换热器在能量储存、转化、回收，以 及新能源利用和污染治理中得到了广泛的 应用。 过程设备设计 5 工业使用 使流体温度达到工艺流程规定的指标， 以满足工艺流程上的需要。 换热设备也是回收利用余热、废热特别是低 、废热特别是低 位热能的有效装置

6.1概述 过程设备设计 烟道气（约200℃~300℃）、高炉炉气（约1500℃） 需要冷却的化学反应工艺气(300℃~1000℃)等的余热 利用它来生产压力蒸汽 通过余热锅炉 作为供热、供汽、供电和动力的辅助能源，提高热能的总 利用率，降低燃料消耗和电耗，提高工业生产经济效益。 6

6.1 概述 烟道气（约200℃～300℃）、高炉炉气（约1500℃）、 需要冷却的化学反应工艺气(300℃～1000℃)等的余热 利用它来生产压力蒸汽 通过余热锅炉 过程设备设计 6 作为供热、供汽、供电和动力的辅助能源 、供电和动力的辅助能源，提高热能的总 ，提高热能的总 利用率，降低燃料消耗和电耗 ，降低燃料消耗和电耗，提高工业生产经济效益 ，提高工业生产经济效益

6.1概述 过程设备设计 6.1.2换热设备分类及其特点 口6.1.2.1按作用原理和传热方式分类 直接接触式换热器 蓄热式换热器 三、间壁式换热器 四、 中间载热体式换热器

6.1 概述 6.1.2.1 按作用原理和传热方式分类 一、直接接触式换热器 直接接触式换热器 二、蓄热式换热器 三、间壁式换热器 过程设备设计 6.1.2 换热设备分类及其特点 7 三、间壁式换热器 四、中间载热体式换热器 中间载热体式换热器

6.1概述 过程设备设计 气体出 直接接触式换热器 又称混合式换热器 见图6-1。 利用冷、热流体直 接接触，彼此混合进行 换热。如冷却塔、冷却 冷凝器等。 气体进 为增加两流体接触面积， 充分换热，在设备中常放 置填料和栅板，通常采用 塔状结构。 图61直接接触式换热器8

6.1 概述 一、直接接触式换热器 直接接触式换热器 ——又称混合式换热器， 见图6-1。 ——利用冷、热流体直 接接触，彼此混合进行 过程设备设计 8 接接触，彼此混合进行 换热。如冷却塔、冷却 冷凝器等。 为增加两流体接触面积， 充分换热，在设备中常放 ，在设备中常放 置填料和栅板，通常采用 塔状结构。 图6-1 直接接触式换热器

6.1概述 过程设备设计 优点一 传热效率高、单位容积传热面积大、设备结构简单、 价格便宜等。 缺点 仅适用于工艺上允许两种流体混合的场合

6.1 概述 优点—— 传热效率高、单位容积传热面积大 、单位容积传热面积大、设备结构简单 、设备结构简单、 价格便宜等。 过程设备设计 缺点—— 9 仅适用于工艺上允许两种流体混合的场合

6.1概述 过程设备设计 二、蓄热式换热器 冷流体 热流体 原理 又称回热式换热器 借助固体（如固体填料 或多孔性格子砖等)构成的 载热体 蓄热体，使热流体和冷流体 交替接触，把热量从热流体 热流体 冷流体 传递给冷流体。 图6-2蓄热式换热器 10

6.1 概述 冷流体 热流体 载热体 过程设备设计 二、蓄热式换热器 原理——又称回热式换热器 借助固体（如固体填料 或多孔性格子砖等）构成的 10 热流体 冷流体 载热体 图6-2 蓄热式换热器 或多孔性格子砖等）构成的 蓄热体，使热流体和冷流体 ，使热流体和冷流体 交替接触，把热量从热流体 ，把热量从热流体 传递给冷流体

6.1概述 过程设备设计 优点 结构紧凑、价格便宜、单位体积传热面大，适用于 气一气热交换。如回转式空气预热器。 局限 若两种流体不允许混合，不能采用蓄热式换热器 11

6.1 概述 优点—— 结构紧凑、价格便宜、单位体积传热面大 、单位体积传热面大，适用于 气—气热交换。如回转式空气预热器 。如回转式空气预热器。 过程设备设计 11 局限—— 若两种流体不允许混合，不能采用蓄热式换热器 ，不能采用蓄热式换热器

6.1概述 过程设备设计 三、间壁式换热器 一又称表面式换热器 利用间壁（固体壁面）进行热交换。 冷热两种流体隔开，互不接触，热量 由热流体通过间壁传递给冷流体。 应用最为广泛，形式多种多样， 如管壳式换热器、板式换热器等 12

6.1 概述 三、间壁式换热器 ——又称表面式换热器 利用间壁（固体壁面）进行热交换。 冷热两种流体隔开，互不接触，热量 过程设备设计 12 冷热两种流体隔开，互不接触，热量 由热流体通过间壁传递给冷流体。 应用最为广泛，形式多种多样 ，形式多种多样， 如管壳式换热器、板式换热器等 、板式换热器等