套管式换热器（套管式换热器和管壳式换热器区别）

本文目录一览：

• 1、套管换热器和壳管换热器哪种好?（效果和质量）
• 2、套管式换热器管径参数
• 3、套管式换热器有哪些性能？
• 4、套管式换热器的作用是什么？
• 5、壁挂炉套管热交换器可以换成单管吗

套管换热器和壳管换热器哪种好?（效果和质量）

壁挂炉主热交换器是为燃烧后产生的烟气与系统内水进行热交换的部件。其形式主要有两种：翅片式和壳管式，目前应用较多的是翅片式换热器。

套管式换热器（套管式换热器和管壳式换热器区别）

套管式换热器（套管式换热器和管壳式换热器区别）

如图所示，翅片式换热器主要有两种结构，一种为单通道结构（板换机），一种双通道结构（套管机）。

主体都是由翅片与椭圆铜管组成，合理的翅片结构可大大增加换热面积。现如今，壁挂炉常用热交换器材质大多选用换热系数相对比较高的紫铜材质，以便更好地吸收高温烟气的热量，然后将热量传递给流经管内的水媒里。

表2-3是常见金属的热传导系数：

单通道换热器和双通道换热器的区别在于：双通道换热器的换热管为椭圆管，中间套了用于卫浴换热的菱形管，如图2-14所示。

在换热器的材质与换热面积确定后，提高传热系数，特别是提高烟气侧的换热系数，成为提高换热效率的关键。常用的方法是在翅片上增加凹凸点，使烟气产生扰流。对于壳管式换热器，常在烟管中插入扰流片。热交换器常见故障是由于杂质或者水垢积累造成燃烧的时候产生响声，通过清洗可以解决问题。

套管式热交换器和板换热交换器其实都不错，套管式热交换器热水忽冷忽热和容易结垢的问题成为了大家所关注的重点，库恩君在这里和大家说明一下套管机壁挂炉结垢问题。

燃气壁挂炉开始之初是单采暖，后来出现了板换机，由于故障或者成本问题出现了套管机。现在大家看到的套管机热交换器，我们称之为：平板式套管热交换器。现在使用广泛，早是在1997年左右诞生的，在此之前也有其他形式的套管式热交换器。杜瓦尔有一款大粗管中盘着蛇形管，当年燕帝卖过，以及法罗力的马鞍形热交换器。1997年左右出现的平板式套管热交换器基本上打败了其他热交换器，现在市面上基本上看不到杜瓦尔和马鞍形的热交换器了，这是有原因的，当然是成本。

平板式套管热交换器24kW的不多5kg左右，进口的要轻一些，国产的重一些。现在好几家进口品牌的平板式套管热交换器都是国内采购的，套管机现在在国内占到市场份额的164万台中的75%左右。它真的有那么多的问题吗？

套管机的出现是经历了很长时间才站住脚的，在国外套管机仍然在销售，当然西欧现如今只能销售冷凝炉。说到水垢问题，按照自来水标准450mg/L（CaCO3)以下，150L水中CaCO3全部析出大约67g，纸杯三分之一左右。

套管机做了以下技术措施：

1.套管机采暖水温都是在30～80，卫生热水温度都是到60。板换机采暖温度基本是30～85（87），卫生热水温度到65。套管机知道水垢对它影响很大，先降低出水温度。水垢结垢曲线是60以后快速上升，60以下风险不大。

2.所谓铜管的镜面处理，铜管内壁光滑，水垢不容易附着。

3.风机后吹扫：当用完卫生热水（夏天）之后，火焰熄灭，燃烧室炉膛温度还是很高，会把热交换器内水温加热到90以上，几乎所有套管机都有风机后吹扫设计，火焰熄灭之后，风机会继续工作30～90～120秒。风机把炉膛高温烟气带走，吸入外面空气，降低炉膛温度，让水温不持续上升，不让它达到60以上。冬季模式下，其实风机在火焰熄灭后也有后吹扫。

4.水泵延时工作：夏季模式下，当我们使用卫生热水时，套管机水泵是不工作的，火焰加热套管式热交换器，传热到外层的采暖水，而采暖水不动，继续将热量传递到内管的自来水，而变成加热的卫生热水。但火焰熄灭之后，水泵会工作30～90～120秒（每家不一样），和采暖温度传感器联动，水温降到50（每家不一样设置）水泵停止。这个也是我们每次都和用户讲在夏季也不要关闭采暖供回水阀门的原因。采暖水是要动的，目的就是把炉膛高温采暖水送走，降低采暖侧和热水侧结水垢的风险。冬季模式也有水泵的延时，原因一样。

5.内部卫生热水管的棱形设计是由于内部进来凉水时候和外侧的采暖水温不一样，铜管两侧温造成棱形管变形，把吸附在管上的附着物（水垢，杂质）撕开裂缝，绷起来，被冲走。也可以叫自洁功能。

6.卫生热水侧加入扰流板，增加紊流程度，一方面是为了增加换热，另一方面也是增加紊流扰动，让水垢和杂质不能吸附在铜管内壁。

以上几个原因就说明，一个产品不是一蹴而就的。

下面我说说平板式铜管热交换器的一个问题：水锤的影响。

自来水压力一般都比较大，水锤现象怎么会影响到热交换器呢？现在市面上或者开发商安装的水表都是带有止回单向功能的。当关闭水龙头情况下，水不能通过水表缓冲一下进入大系统水管，水压升高到15～20Bar都有可能。15～20Bar就有可能把套管机主热交换器中的棱形管胀开，挤压外侧采暖水的空间。采暖水不能正常流动。水锤其实影响很坏，瑞帝安所有机型产品都有P03防水锤设计。可能也有其他厂家有此设计功能。

澄清了水垢问题之后需要灌输维护清洗的思想，这个确实很重要，主热交换器（套管机、板换机），如果不清洗，第二年第三年的热效率肯定下降。维护非常重要，主热交换器的维护是重中之重。

套管式冷却器时由两种不同尺寸的管子连接而成的同心套管。内管为高压，高温气体，外管为冷却水，热量通过内管管壁由气体传递给冷却水。通常，气体由上部引入，而冷却水则由下部引入，气体和水分别在壳程和管程内逆向流动以达到换热的效果。

针对隔膜压缩机的压力高，流量小特性，套管式冷却器能够有效的对排气温度进行冷却。在套管冷却器工艺计算过程中关键要实现冷却水侧的换热量等于气体侧的换热量，即能量守恒。在设计过程中需要考虑：

1. 冷却水的温升，通常要求冷却水温升不超过10℃

2. 气侧压降，需要依据客户的工艺流程确定。初步可以选取0.5bar

3. 水侧压降，对于冷却水压降一般要求不大于1bar

4. 布置，冷却管长度及程数需要根据撬装布置确定

套管换热器外形图如下，气侧接口采用法兰或卡套形式，水侧接口采用螺纹形式连接。

套管式换热器设计过程中常用定义及参数说明：

1. 对数平均温：两种流体在热交换器中传热过程温的积分的平均值。

2. 沿程阻力损失：流体沿流动路程所受到的阻碍称为沿程阻力。这种阻力来源于沿着流程个流体微团或流体层之间以及流体与固体固体壁面之间的摩擦。由沿程阻力所引起的能量损失承为盐城损失。

3. 局部阻力损失：当流体流经各种局部障碍（如转弯，断面突变和各种阀门）时，流体流动将发生突然变形产生的阻力损失。

4. Colebrook试验公式

5. 导热：物体各部分之家不发生相对位移时，依靠分子、原子及自由电子等微观粒子的热运动而产生的热量传递。

6. 对流：由于流体的宏观运动，从而流体各部分之间发生相对位移，冷热流体相互掺混所引起的热量传递过程。

7. 传热系数：表征传热过程强烈程度(W/m2/K)。

依据传热学与流体力学的基本原理，作者设计完成了套管换热器的工艺计算软件，软件集成在隔膜压缩机选型程序中。

V4.0.0版隔膜压缩机选型软件发布，将涵盖套管换热器计算功能。

套管式换热器的性能是套管式换热器是目前石油化工生产上应用广的一种换热器。它主要由壳体（包括内壳和外壳）、U型肘管、填料函等组成。所需管材，可分别采用普通碳钢、铸铁、铜、钛、陶瓷玻璃等制作。管子一般被固定在支架上。两种不同介质可在管内逆向流动（或同向）以达到换热的目的。在进行逆向换热时，热流体由上部进入，而冷流体由下部进入，热量通过内管管壁由一种流体传递给另一种流体。热流体由进入端到出口端流过的距离称之为管程；流体由壳体的接管进入，从壳体上的一端引入到另一端流出，通过这种方式传热的换热器称为壳程套管式换热器。由于套管式换热器被广泛的应用在石油化工、制冷等工业部门，原本单一的传热方式和传热效率已经不能满足实际工作和生产，目前国内外研究者对套管式换热器提出了很多种改进方案，以延长套管式换热器的使用寿命，加强其使用效率。

固定管板式换热器这类换热器的结构比较简单、紧凑、造价便宜，但管外不能机械清洗。此种换热器管束连接在管板上，管板分别焊在外壳两端，并在其上连接有顶盖，顶盖和壳体装有流体进出口接管。通常在管外装置一系列垂直于管束的挡板。同时管子和管板与外壳的连接都是刚性的，而管内管外是两种不同温度的流体。因此，当管壁与壳壁温较大时，由于两者的热膨胀不同，产生了很大的温应力，以至管子扭弯或使管子从管板上松脱，甚至毁坏换热器。为了克服温应力必须有温补偿装置，一般在管壁与壳壁温度相50℃以上时，为安全起见，换热器应有温补偿装置。但补偿装置（膨胀节）只能用在壳壁与管壁温低于60～70℃和壳程流体压强不高的情况。一般壳程压强超过0.6MPa时由于补偿圈过厚，难以伸缩，失去温补偿的作用，就应考虑其他结构。

套管管换热器结构简单，传热面积增减自如。因为它由标准构件组合而成，安装时无需另外加工。传热效能高。它是一种纯逆流型换热器，同时还可以选取合适的截面尺寸，以提高流体速度，增大两侧流体的传热系数，因此它的传热效果好。套管式换热器的缺点是占地面积大；单位传热面积金属耗量多，约为管壳式换热器的5倍；管接头多，易泄漏；流阻大。

套管式换热器管径参数

壁挂炉主热交换器是为燃烧后产生的烟气与系统内水进行热交换的部件。其形式主要有两种：翅片式和壳管式，目前应用较多的是翅片式换热器。

如图所示，翅片式换热器主要有两种结构，一种为单通道结构（板换机），一种双通道结构（套管机）。

主体都是由翅片与椭圆铜管组成，合理的翅片结构可大大增加换热面积。现如今，壁挂炉常用热交换器材质大多选用换热系数相对比较高的紫铜材质，以便更好地吸收高温烟气的热量，然后将热量传递给流经管内的水媒里。

表2-3是常见金属的热传导系数：

单通道换热器和双通道换热器的区别在于：双通道换热器的换热管为椭圆管，中间套了用于卫浴换热的菱形管，如图2-14所示。

在换热器的材质与换热面积确定后，提高传热系数，特别是提高烟气侧的换热系数，成为提高换热效率的关键。常用的方法是在翅片上增加凹凸点，使烟气产生扰流。对于壳管式换热器，常在烟管中插入扰流片。热交换器常见故障是由于杂质或者水垢积累造成燃烧的时候产生响声，通过清洗可以解决问题。

套管式热交换器和板换热交换器其实都不错，套管式热交换器热水忽冷忽热和容易结垢的问题成为了大家所关注的重点，库恩君在这里和大家说明一下套管机壁挂炉结垢问题。

燃气壁挂炉开始之初是单采暖，后来出现了板换机，由于故障或者成本问题出现了套管机。现在大家看到的套管机热交换器，我们称之为：平板式套管热交换器。现在使用广泛，早是在1997年左右诞生的，在此之前也有其他形式的套管式热交换器。杜瓦尔有一款大粗管中盘着蛇形管，当年燕帝卖过，以及法罗力的马鞍形热交换器。1997年左右出现的平板式套管热交换器基本上打败了其他热交换器，现在市面上基本上看不到杜瓦尔和马鞍形的热交换器了，这是有原因的，当然是成本。

平板式套管热交换器24kW的不多5kg左右，进口的要轻一些，国产的重一些。现在好几家进口品牌的平板式套管热交换器都是国内采购的，套管机现在在国内占到市场份额的164万台中的75%左右。它真的有那么多的问题吗？

套管机的出现是经历了很长时间才站住脚的，在国外套管机仍然在销售，当然西欧现如今只能销售冷凝炉。说到水垢问题，按照自来水标准450mg/L（CaCO3)以下，150L水中CaCO3全部析出大约67g，纸杯三分之一左右。

套管机做了以下技术措施：

1.套管机采暖水温都是在30～80，卫生热水温度都是到60。板换机采暖温度基本是30～85（87），卫生热水温度到65。套管机知道水垢对它影响很大，先降低出水温度。水垢结垢曲线是60以后快速上升，60以下风险不大。

2.所谓铜管的镜面处理，铜管内壁光滑，水垢不容易附着。

3.风机后吹扫：当用完卫生热水（夏天）之后，火焰熄灭，燃烧室炉膛温度还是很高，会把热交换器内水温加热到90以上，几乎所有套管机都有风机后吹扫设计，火焰熄灭之后，风机会继续工作30～90～120秒。风机把炉膛高温烟气带走，吸入外面空气，降低炉膛温度，让水温不持续上升，不让它达到60以上。冬季模式下，其实风机在火焰熄灭后也有后吹扫。

4.水泵延时工作：夏季模式下，当我们使用卫生热水时，套管机水泵是不工作的，火焰加热套管式热交换器，传热到外层的采暖水，而采暖水不动，继续将热量传递到内管的自来水，而变成加热的卫生热水。但火焰熄灭之后，水泵会工作30～90～120秒（每家不一样），和采暖温度传感器联动，水温降到50（每家不一样设置）水泵停止。这个也是我们每次都和用户讲在夏季也不要关闭采暖供回水阀门的原因。采暖水是要动的，目的就是把炉膛高温采暖水送走，降低采暖侧和热水侧结水垢的风险。冬季模式也有水泵的延时，原因一样。

5.内部卫生热水管的棱形设计是由于内部进来凉水时候和外侧的采暖水温不一样，铜管两侧温造成棱形管变形，把吸附在管上的附着物（水垢，杂质）撕开裂缝，绷起来，被冲走。也可以叫自洁功能。

6.卫生热水侧加入扰流板，增加紊流程度，一方面是为了增加换热，另一方面也是增加紊流扰动，让水垢和杂质不能吸附在铜管内壁。

以上几个原因就说明，一个产品不是一蹴而就的。

下面我说说平板式铜管热交换器的一个问题：水锤的影响。

自来水压力一般都比较大，水锤现象怎么会影响到热交换器呢？现在市面上或者开发商安装的水表都是带有止回单向功能的。当关闭水龙头情况下，水不能通过水表缓冲一下进入大系统水管，水压升高到15～20Bar都有可能。15～20Bar就有可能把套管机主热交换器中的棱形管胀开，挤压外侧采暖水的空间。采暖水不能正常流动。水锤其实影响很坏，瑞帝安所有机型产品都有P03防水锤设计。可能也有其他厂家有此设计功能。

澄清了水垢问题之后需要灌输维护清洗的思想，这个确实很重要，主热交换器（套管机、板换机），如果不清洗，第二年第三年的热效率肯定下降。维护非常重要，主热交换器的维护是重中之重。

套管式冷却器时由两种不同尺寸的管子连接而成的同心套管。内管为高压，高温气体，外管为冷却水，热量通过内管管壁由气体传递给冷却水。通常，气体由上部引入，而冷却水则由下部引入，气体和水分别在壳程和管程内逆向流动以达到换热的效果。

针对隔膜压缩机的压力高，流量小特性，套管式冷却器能够有效的对排气温度进行冷却。在套管冷却器工艺计算过程中关键要实现冷却水侧的换热量等于气体侧的换热量，即能量守恒。在设计过程中需要考虑：

1. 冷却水的温升，通常要求冷却水温升不超过10℃

2. 气侧压降，需要依据客户的工艺流程确定。初步可以选取0.5bar

3. 水侧压降，对于冷却水压降一般要求不大于1bar

4. 布置，冷却管长度及程数需要根据撬装布置确定

套管换热器外形图如下，气侧接口采用法兰或卡套形式，水侧接口采用螺纹形式连接。

套管式换热器设计过程中常用定义及参数说明：

1. 对数平均温：两种流体在热交换器中传热过程温的积分的平均值。

2. 沿程阻力损失：流体沿流动路程所受到的阻碍称为沿程阻力。这种阻力来源于沿着流程个流体微团或流体层之间以及流体与固体固体壁面之间的摩擦。由沿程阻力所引起的能量损失承为盐城损失。

3. 局部阻力损失：当流体流经各种局部障碍（如转弯，断面突变和各种阀门）时，流体流动将发生突然变形产生的阻力损失。

4. Colebrook试验公式

5. 导热：物体各部分之家不发生相对位移时，依靠分子、原子及自由电子等微观粒子的热运动而产生的热量传递。

6. 对流：由于流体的宏观运动，从而流体各部分之间发生相对位移，冷热流体相互掺混所引起的热量传递过程。

7. 传热系数：表征传热过程强烈程度(W/m2/K)。

依据传热学与流体力学的基本原理，作者设计完成了套管换热器的工艺计算软件，软件集成在隔膜压缩机选型程序中。

V4.0.0版隔膜压缩机选型软件发布，将涵盖套管换热器计算功能。

套管式换热器有哪些性能？

壁挂炉主热交换器是为燃烧后产生的烟气与系统内水进行热交换的部件。其形式主要有两种：翅片式和壳管式，目前应用较多的是翅片式换热器。

如图所示，翅片式换热器主要有两种结构，一种为单通道结构（板换机），一种双通道结构（套管机）。

主体都是由翅片与椭圆铜管组成，合理的翅片结构可大大增加换热面积。现如今，壁挂炉常用热交换器材质大多选用换热系数相对比较高的紫铜材质，以便更好地吸收高温烟气的热量，然后将热量传递给流经管内的水媒里。

表2-3是常见金属的热传导系数：

单通道换热器和双通道换热器的区别在于：双通道换热器的换热管为椭圆管，中间套了用于卫浴换热的菱形管，如图2-14所示。

在换热器的材质与换热面积确定后，提高传热系数，特别是提高烟气侧的换热系数，成为提高换热效率的关键。常用的方法是在翅片上增加凹凸点，使烟气产生扰流。对于壳管式换热器，常在烟管中插入扰流片。热交换器常见故障是由于杂质或者水垢积累造成燃烧的时候产生响声，通过清洗可以解决问题。

套管式热交换器和板换热交换器其实都不错，套管式热交换器热水忽冷忽热和容易结垢的问题成为了大家所关注的重点，库恩君在这里和大家说明一下套管机壁挂炉结垢问题。

燃气壁挂炉开始之初是单采暖，后来出现了板换机，由于故障或者成本问题出现了套管机。现在大家看到的套管机热交换器，我们称之为：平板式套管热交换器。现在使用广泛，早是在1997年左右诞生的，在此之前也有其他形式的套管式热交换器。杜瓦尔有一款大粗管中盘着蛇形管，当年燕帝卖过，以及法罗力的马鞍形热交换器。1997年左右出现的平板式套管热交换器基本上打败了其他热交换器，现在市面上基本上看不到杜瓦尔和马鞍形的热交换器了，这是有原因的，当然是成本。

平板式套管热交换器24kW的不多5kg左右，进口的要轻一些，国产的重一些。现在好几家进口品牌的平板式套管热交换器都是国内采购的，套管机现在在国内占到市场份额的164万台中的75%左右。它真的有那么多的问题吗？

套管机的出现是经历了很长时间才站住脚的，在国外套管机仍然在销售，当然西欧现如今只能销售冷凝炉。说到水垢问题，按照自来水标准450mg/L（CaCO3)以下，150L水中CaCO3全部析出大约67g，纸杯三分之一左右。

套管机做了以下技术措施：

1.套管机采暖水温都是在30～80，卫生热水温度都是到60。板换机采暖温度基本是30～85（87），卫生热水温度到65。套管机知道水垢对它影响很大，先降低出水温度。水垢结垢曲线是60以后快速上升，60以下风险不大。

2.所谓铜管的镜面处理，铜管内壁光滑，水垢不容易附着。

3.风机后吹扫：当用完卫生热水（夏天）之后，火焰熄灭，燃烧室炉膛温度还是很高，会把热交换器内水温加热到90以上，几乎所有套管机都有风机后吹扫设计，火焰熄灭之后，风机会继续工作30～90～120秒。风机把炉膛高温烟气带走，吸入外面空气，降低炉膛温度，让水温不持续上升，不让它达到60以上。冬季模式下，其实风机在火焰熄灭后也有后吹扫。

4.水泵延时工作：夏季模式下，当我们使用卫生热水时，套管机水泵是不工作的，火焰加热套管式热交换器，传热到外层的采暖水，而采暖水不动，继续将热量传递到内管的自来水，而变成加热的卫生热水。但火焰熄灭之后，水泵会工作30～90～120秒（每家不一样），和采暖温度传感器联动，水温降到50（每家不一样设置）水泵停止。这个也是我们每次都和用户讲在夏季也不要关闭采暖供回水阀门的原因。采暖水是要动的，目的就是把炉膛高温采暖水送走，降低采暖侧和热水侧结水垢的风险。冬季模式也有水泵的延时，原因一样。

5.内部卫生热水管的棱形设计是由于内部进来凉水时候和外侧的采暖水温不一样，铜管两侧温造成棱形管变形，把吸附在管上的附着物（水垢，杂质）撕开裂缝，绷起来，被冲走。也可以叫自洁功能。

6.卫生热水侧加入扰流板，增加紊流程度，一方面是为了增加换热，另一方面也是增加紊流扰动，让水垢和杂质不能吸附在铜管内壁。

以上几个原因就说明，一个产品不是一蹴而就的。

下面我说说平板式铜管热交换器的一个问题：水锤的影响。

自来水压力一般都比较大，水锤现象怎么会影响到热交换器呢？现在市面上或者开发商安装的水表都是带有止回单向功能的。当关闭水龙头情况下，水不能通过水表缓冲一下进入大系统水管，水压升高到15～20Bar都有可能。15～20Bar就有可能把套管机主热交换器中的棱形管胀开，挤压外侧采暖水的空间。采暖水不能正常流动。水锤其实影响很坏，瑞帝安所有机型产品都有P03防水锤设计。可能也有其他厂家有此设计功能。

澄清了水垢问题之后需要灌输维护清洗的思想，这个确实很重要，主热交换器（套管机、板换机），如果不清洗，第二年第三年的热效率肯定下降。维护非常重要，主热交换器的维护是重中之重。

套管式冷却器时由两种不同尺寸的管子连接而成的同心套管。内管为高压，高温气体，外管为冷却水，热量通过内管管壁由气体传递给冷却水。通常，气体由上部引入，而冷却水则由下部引入，气体和水分别在壳程和管程内逆向流动以达到换热的效果。

针对隔膜压缩机的压力高，流量小特性，套管式冷却器能够有效的对排气温度进行冷却。在套管冷却器工艺计算过程中关键要实现冷却水侧的换热量等于气体侧的换热量，即能量守恒。在设计过程中需要考虑：

1. 冷却水的温升，通常要求冷却水温升不超过10℃

2. 气侧压降，需要依据客户的工艺流程确定。初步可以选取0.5bar

3. 水侧压降，对于冷却水压降一般要求不大于1bar

4. 布置，冷却管长度及程数需要根据撬装布置确定

套管换热器外形图如下，气侧接口采用法兰或卡套形式，水侧接口采用螺纹形式连接。

套管式换热器设计过程中常用定义及参数说明：

1. 对数平均温：两种流体在热交换器中传热过程温的积分的平均值。

2. 沿程阻力损失：流体沿流动路程所受到的阻碍称为沿程阻力。这种阻力来源于沿着流程个流体微团或流体层之间以及流体与固体固体壁面之间的摩擦。由沿程阻力所引起的能量损失承为盐城损失。

3. 局部阻力损失：当流体流经各种局部障碍（如转弯，断面突变和各种阀门）时，流体流动将发生突然变形产生的阻力损失。

4. Colebrook试验公式

5. 导热：物体各部分之家不发生相对位移时，依靠分子、原子及自由电子等微观粒子的热运动而产生的热量传递。

6. 对流：由于流体的宏观运动，从而流体各部分之间发生相对位移，冷热流体相互掺混所引起的热量传递过程。

7. 传热系数：表征传热过程强烈程度(W/m2/K)。

依据传热学与流体力学的基本原理，作者设计完成了套管换热器的工艺计算软件，软件集成在隔膜压缩机选型程序中。

V4.0.0版隔膜压缩机选型软件发布，将涵盖套管换热器计算功能。

套管式换热器的性能是套管式换热器是目前石油化工生产上应用广的一种换热器。它主要由壳体（包括内壳和外壳）、U型肘管、填料函等组成。所需管材，可分别采用普通碳钢、铸铁、铜、钛、陶瓷玻璃等制作。管子一般被固定在支架上。两种不同介质可在管内逆向流动（或同向）以达到换热的目的。在进行逆向换热时，热流体由上部进入，而冷流体由下部进入，热量通过内管管壁由一种流体传递给另一种流体。热流体由进入端到出口端流过的距离称之为管程；流体由壳体的接管进入，从壳体上的一端引入到另一端流出，通过这种方式传热的换热器称为壳程套管式换热器。由于套管式换热器被广泛的应用在石油化工、制冷等工业部门，原本单一的传热方式和传热效率已经不能满足实际工作和生产，目前国内外研究者对套管式换热器提出了很多种改进方案，以延长套管式换热器的使用寿命，加强其使用效率。

固定管板式换热器这类换热器的结构比较简单、紧凑、造价便宜，但管外不能机械清洗。此种换热器管束连接在管板上，管板分别焊在外壳两端，并在其上连接有顶盖，顶盖和壳体装有流体进出口接管。通常在管外装置一系列垂直于管束的挡板。同时管子和管板与外壳的连接都是刚性的，而管内管外是两种不同温度的流体。因此，当管壁与壳壁温较大时，由于两者的热膨胀不同，产生了很大的温应力，以至管子扭弯或使管子从管板上松脱，甚至毁坏换热器。为了克服温应力必须有温补偿装置，一般在管壁与壳壁温度相50℃以上时，为安全起见，换热器应有温补偿装置。但补偿装置（膨胀节）只能用在壳壁与管壁温低于60～70℃和壳程流体压强不高的情况。一般壳程压强超过0.6MPa时由于补偿圈过厚，难以伸缩，失去温补偿的作用，就应考虑其他结构。

套管式换热器的作用是什么？

壁挂炉主热交换器是为燃烧后产生的烟气与系统内水进行热交换的部件。其形式主要有两种：翅片式和壳管式，目前应用较多的是翅片式换热器。

如图所示，翅片式换热器主要有两种结构，一种为单通道结构（板换机），一种双通道结构（套管机）。

主体都是由翅片与椭圆铜管组成，合理的翅片结构可大大增加换热面积。现如今，壁挂炉常用热交换器材质大多选用换热系数相对比较高的紫铜材质，以便更好地吸收高温烟气的热量，然后将热量传递给流经管内的水媒里。

表2-3是常见金属的热传导系数：

单通道换热器和双通道换热器的区别在于：双通道换热器的换热管为椭圆管，中间套了用于卫浴换热的菱形管，如图2-14所示。

在换热器的材质与换热面积确定后，提高传热系数，特别是提高烟气侧的换热系数，成为提高换热效率的关键。常用的方法是在翅片上增加凹凸点，使烟气产生扰流。对于壳管式换热器，常在烟管中插入扰流片。热交换器常见故障是由于杂质或者水垢积累造成燃烧的时候产生响声，通过清洗可以解决问题。

套管式热交换器和板换热交换器其实都不错，套管式热交换器热水忽冷忽热和容易结垢的问题成为了大家所关注的重点，库恩君在这里和大家说明一下套管机壁挂炉结垢问题。

燃气壁挂炉开始之初是单采暖，后来出现了板换机，由于故障或者成本问题出现了套管机。现在大家看到的套管机热交换器，我们称之为：平板式套管热交换器。现在使用广泛，早是在1997年左右诞生的，在此之前也有其他形式的套管式热交换器。杜瓦尔有一款大粗管中盘着蛇形管，当年燕帝卖过，以及法罗力的马鞍形热交换器。1997年左右出现的平板式套管热交换器基本上打败了其他热交换器，现在市面上基本上看不到杜瓦尔和马鞍形的热交换器了，这是有原因的，当然是成本。

平板式套管热交换器24kW的不多5kg左右，进口的要轻一些，国产的重一些。现在好几家进口品牌的平板式套管热交换器都是国内采购的，套管机现在在国内占到市场份额的164万台中的75%左右。它真的有那么多的问题吗？

套管机的出现是经历了很长时间才站住脚的，在国外套管机仍然在销售，当然西欧现如今只能销售冷凝炉。说到水垢问题，按照自来水标准450mg/L（CaCO3)以下，150L水中CaCO3全部析出大约67g，纸杯三分之一左右。

套管机做了以下技术措施：

1.套管机采暖水温都是在30～80，卫生热水温度都是到60。板换机采暖温度基本是30～85（87），卫生热水温度到65。套管机知道水垢对它影响很大，先降低出水温度。水垢结垢曲线是60以后快速上升，60以下风险不大。

2.所谓铜管的镜面处理，铜管内壁光滑，水垢不容易附着。

3.风机后吹扫：当用完卫生热水（夏天）之后，火焰熄灭，燃烧室炉膛温度还是很高，会把热交换器内水温加热到90以上，几乎所有套管机都有风机后吹扫设计，火焰熄灭之后，风机会继续工作30～90～120秒。风机把炉膛高温烟气带走，吸入外面空气，降低炉膛温度，让水温不持续上升，不让它达到60以上。冬季模式下，其实风机在火焰熄灭后也有后吹扫。

4.水泵延时工作：夏季模式下，当我们使用卫生热水时，套管机水泵是不工作的，火焰加热套管式热交换器，传热到外层的采暖水，而采暖水不动，继续将热量传递到内管的自来水，而变成加热的卫生热水。但火焰熄灭之后，水泵会工作30～90～120秒（每家不一样），和采暖温度传感器联动，水温降到50（每家不一样设置）水泵停止。这个也是我们每次都和用户讲在夏季也不要关闭采暖供回水阀门的原因。采暖水是要动的，目的就是把炉膛高温采暖水送走，降低采暖侧和热水侧结水垢的风险。冬季模式也有水泵的延时，原因一样。

5.内部卫生热水管的棱形设计是由于内部进来凉水时候和外侧的采暖水温不一样，铜管两侧温造成棱形管变形，把吸附在管上的附着物（水垢，杂质）撕开裂缝，绷起来，被冲走。也可以叫自洁功能。

6.卫生热水侧加入扰流板，增加紊流程度，一方面是为了增加换热，另一方面也是增加紊流扰动，让水垢和杂质不能吸附在铜管内壁。

以上几个原因就说明，一个产品不是一蹴而就的。

下面我说说平板式铜管热交换器的一个问题：水锤的影响。

自来水压力一般都比较大，水锤现象怎么会影响到热交换器呢？现在市面上或者开发商安装的水表都是带有止回单向功能的。当关闭水龙头情况下，水不能通过水表缓冲一下进入大系统水管，水压升高到15～20Bar都有可能。15～20Bar就有可能把套管机主热交换器中的棱形管胀开，挤压外侧采暖水的空间。采暖水不能正常流动。水锤其实影响很坏，瑞帝安所有机型产品都有P03防水锤设计。可能也有其他厂家有此设计功能。

澄清了水垢问题之后需要灌输维护清洗的思想，这个确实很重要，主热交换器（套管机、板换机），如果不清洗，第二年第三年的热效率肯定下降。维护非常重要，主热交换器的维护是重中之重。

套管式冷却器时由两种不同尺寸的管子连接而成的同心套管。内管为高压，高温气体，外管为冷却水，热量通过内管管壁由气体传递给冷却水。通常，气体由上部引入，而冷却水则由下部引入，气体和水分别在壳程和管程内逆向流动以达到换热的效果。

针对隔膜压缩机的压力高，流量小特性，套管式冷却器能够有效的对排气温度进行冷却。在套管冷却器工艺计算过程中关键要实现冷却水侧的换热量等于气体侧的换热量，即能量守恒。在设计过程中需要考虑：

1. 冷却水的温升，通常要求冷却水温升不超过10℃

2. 气侧压降，需要依据客户的工艺流程确定。初步可以选取0.5bar

3. 水侧压降，对于冷却水压降一般要求不大于1bar

4. 布置，冷却管长度及程数需要根据撬装布置确定

套管换热器外形图如下，气侧接口采用法兰或卡套形式，水侧接口采用螺纹形式连接。

套管式换热器设计过程中常用定义及参数说明：

1. 对数平均温：两种流体在热交换器中传热过程温的积分的平均值。

2. 沿程阻力损失：流体沿流动路程所受到的阻碍称为沿程阻力。这种阻力来源于沿着流程个流体微团或流体层之间以及流体与固体固体壁面之间的摩擦。由沿程阻力所引起的能量损失承为盐城损失。

3. 局部阻力损失：当流体流经各种局部障碍（如转弯，断面突变和各种阀门）时，流体流动将发生突然变形产生的阻力损失。

4. Colebrook试验公式

5. 导热：物体各部分之家不发生相对位移时，依靠分子、原子及自由电子等微观粒子的热运动而产生的热量传递。

6. 对流：由于流体的宏观运动，从而流体各部分之间发生相对位移，冷热流体相互掺混所引起的热量传递过程。

7. 传热系数：表征传热过程强烈程度(W/m2/K)。

依据传热学与流体力学的基本原理，作者设计完成了套管换热器的工艺计算软件，软件集成在隔膜压缩机选型程序中。

V4.0.0版隔膜压缩机选型软件发布，将涵盖套管换热器计算功能。

套管式换热器的性能是套管式换热器是目前石油化工生产上应用广的一种换热器。它主要由壳体（包括内壳和外壳）、U型肘管、填料函等组成。所需管材，可分别采用普通碳钢、铸铁、铜、钛、陶瓷玻璃等制作。管子一般被固定在支架上。两种不同介质可在管内逆向流动（或同向）以达到换热的目的。在进行逆向换热时，热流体由上部进入，而冷流体由下部进入，热量通过内管管壁由一种流体传递给另一种流体。热流体由进入端到出口端流过的距离称之为管程；流体由壳体的接管进入，从壳体上的一端引入到另一端流出，通过这种方式传热的换热器称为壳程套管式换热器。由于套管式换热器被广泛的应用在石油化工、制冷等工业部门，原本单一的传热方式和传热效率已经不能满足实际工作和生产，目前国内外研究者对套管式换热器提出了很多种改进方案，以延长套管式换热器的使用寿命，加强其使用效率。

固定管板式换热器这类换热器的结构比较简单、紧凑、造价便宜，但管外不能机械清洗。此种换热器管束连接在管板上，管板分别焊在外壳两端，并在其上连接有顶盖，顶盖和壳体装有流体进出口接管。通常在管外装置一系列垂直于管束的挡板。同时管子和管板与外壳的连接都是刚性的，而管内管外是两种不同温度的流体。因此，当管壁与壳壁温较大时，由于两者的热膨胀不同，产生了很大的温应力，以至管子扭弯或使管子从管板上松脱，甚至毁坏换热器。为了克服温应力必须有温补偿装置，一般在管壁与壳壁温度相50℃以上时，为安全起见，换热器应有温补偿装置。但补偿装置（膨胀节）只能用在壳壁与管壁温低于60～70℃和壳程流体压强不高的情况。一般壳程压强超过0.6MPa时由于补偿圈过厚，难以伸缩，失去温补偿的作用，就应考虑其他结构。

套管管换热器结构简单，传热面积增减自如。因为它由标准构件组合而成，安装时无需另外加工。传热效能高。它是一种纯逆流型换热器，同时还可以选取合适的截面尺寸，以提高流体速度，增大两侧流体的传热系数，因此它的传热效果好。套管式换热器的缺点是占地面积大；单位传热面积金属耗量多，约为管壳式换热器的5倍；管接头多，易泄漏；流阻大。

套管式换热器是目前石油化工生产上应用广的一种换热器。它主要由壳体（包括内壳和外壳）、U型肘管、填料函等组成。所需管材，可分别采用普通碳钢、铸铁、铜、钛、陶瓷玻璃等制作。管子一般被固定在支架上。两种不同介质可在管内逆向流动（或同向）以达到换热的目的。在进行逆向换热时，热流体由上部进入，而冷流体由下部进入，热量通过内管管壁由一种流体传递给另一种流体。热流体由进入端到出口端流过的距离称之为管程；流体由壳体的接管进入，从壳体上的一端引入到另一端流出，通过这种方式传热的换热器称为壳程套管式换热器。由于套管式换热器被广泛的应用在石油化工、制冷等工业部门，原本单一的传热方式和传热效率已经不能满足实际工作和生产，目前国内外研究者对套管式换热器提出了很多种改进方案，以延长套管式换热器的使用寿命，加强其使用效率。

以同心套管中的内管作为传热元件的换热器。两种不同直径的管子套在一起组成同心套管，每一段套管称为“一程“，程的内管（传热管）借U形肘管，而外管用短管依次连接成排，固定于支架上。热量通过内管管壁由一种流体传递给另一种流体。通常，热流体（A流体）由上部引入，而冷流体（B流体）则由下部引入。套管中外管的两端与内管用焊接或法兰连接。内管与U形肘管多用法兰连接，便于传热管的清洗和增减。每程传热管的有效长度取4～7米。这种换热器传热面积达18平方米，故适用于小容量换热。当内外管壁温较大时，可在外管设置U形膨胀节（图中b）或内外管间采用填料函滑动密封，以减小温应力。管子可用钢、铸铁、铜、钛、陶瓷、玻璃等制成，若选材得当，它可用于腐蚀性介质的换热。

壁挂炉套管热交换器可以换成单管吗

壁挂炉主热交换器是为燃烧后产生的烟气与系统内水进行热交换的部件。其形式主要有两种：翅片式和壳管式，目前应用较多的是翅片式换热器。

如图所示，翅片式换热器主要有两种结构，一种为单通道结构（板换机），一种双通道结构（套管机）。

主体都是由翅片与椭圆铜管组成，合理的翅片结构可大大增加换热面积。现如今，壁挂炉常用热交换器材质大多选用换热系数相对比较高的紫铜材质，以便更好地吸收高温烟气的热量，然后将热量传递给流经管内的水媒里。

表2-3是常见金属的热传导系数：

单通道换热器和双通道换热器的区别在于：双通道换热器的换热管为椭圆管，中间套了用于卫浴换热的菱形管，如图2-14所示。

在换热器的材质与换热面积确定后，提高传热系数，特别是提高烟气侧的换热系数，成为提高换热效率的关键。常用的方法是在翅片上增加凹凸点，使烟气产生扰流。对于壳管式换热器，常在烟管中插入扰流片。热交换器常见故障是由于杂质或者水垢积累造成燃烧的时候产生响声，通过清洗可以解决问题。

套管式热交换器和板换热交换器其实都不错，套管式热交换器热水忽冷忽热和容易结垢的问题成为了大家所关注的重点，库恩君在这里和大家说明一下套管机壁挂炉结垢问题。

燃气壁挂炉开始之初是单采暖，后来出现了板换机，由于故障或者成本问题出现了套管机。现在大家看到的套管机热交换器，我们称之为：平板式套管热交换器。现在使用广泛，早是在1997年左右诞生的，在此之前也有其他形式的套管式热交换器。杜瓦尔有一款大粗管中盘着蛇形管，当年燕帝卖过，以及法罗力的马鞍形热交换器。1997年左右出现的平板式套管热交换器基本上打败了其他热交换器，现在市面上基本上看不到杜瓦尔和马鞍形的热交换器了，这是有原因的，当然是成本。

平板式套管热交换器24kW的不多5kg左右，进口的要轻一些，国产的重一些。现在好几家进口品牌的平板式套管热交换器都是国内采购的，套管机现在在国内占到市场份额的164万台中的75%左右。它真的有那么多的问题吗？

套管机的出现是经历了很长时间才站住脚的，在国外套管机仍然在销售，当然西欧现如今只能销售冷凝炉。说到水垢问题，按照自来水标准450mg/L（CaCO3)以下，150L水中CaCO3全部析出大约67g，纸杯三分之一左右。

套管机做了以下技术措施：

1.套管机采暖水温都是在30～80，卫生热水温度都是到60。板换机采暖温度基本是30～85（87），卫生热水温度到65。套管机知道水垢对它影响很大，先降低出水温度。水垢结垢曲线是60以后快速上升，60以下风险不大。

2.所谓铜管的镜面处理，铜管内壁光滑，水垢不容易附着。

3.风机后吹扫：当用完卫生热水（夏天）之后，火焰熄灭，燃烧室炉膛温度还是很高，会把热交换器内水温加热到90以上，几乎所有套管机都有风机后吹扫设计，火焰熄灭之后，风机会继续工作30～90～120秒。风机把炉膛高温烟气带走，吸入外面空气，降低炉膛温度，让水温不持续上升，不让它达到60以上。冬季模式下，其实风机在火焰熄灭后也有后吹扫。

4.水泵延时工作：夏季模式下，当我们使用卫生热水时，套管机水泵是不工作的，火焰加热套管式热交换器，传热到外层的采暖水，而采暖水不动，继续将热量传递到内管的自来水，而变成加热的卫生热水。但火焰熄灭之后，水泵会工作30～90～120秒（每家不一样），和采暖温度传感器联动，水温降到50（每家不一样设置）水泵停止。这个也是我们每次都和用户讲在夏季也不要关闭采暖供回水阀门的原因。采暖水是要动的，目的就是把炉膛高温采暖水送走，降低采暖侧和热水侧结水垢的风险。冬季模式也有水泵的延时，原因一样。

5.内部卫生热水管的棱形设计是由于内部进来凉水时候和外侧的采暖水温不一样，铜管两侧温造成棱形管变形，把吸附在管上的附着物（水垢，杂质）撕开裂缝，绷起来，被冲走。也可以叫自洁功能。

6.卫生热水侧加入扰流板，增加紊流程度，一方面是为了增加换热，另一方面也是增加紊流扰动，让水垢和杂质不能吸附在铜管内壁。

以上几个原因就说明，一个产品不是一蹴而就的。

下面我说说平板式铜管热交换器的一个问题：水锤的影响。

自来水压力一般都比较大，水锤现象怎么会影响到热交换器呢？现在市面上或者开发商安装的水表都是带有止回单向功能的。当关闭水龙头情况下，水不能通过水表缓冲一下进入大系统水管，水压升高到15～20Bar都有可能。15～20Bar就有可能把套管机主热交换器中的棱形管胀开，挤压外侧采暖水的空间。采暖水不能正常流动。水锤其实影响很坏，瑞帝安所有机型产品都有P03防水锤设计。可能也有其他厂家有此设计功能。

澄清了水垢问题之后需要灌输维护清洗的思想，这个确实很重要，主热交换器（套管机、板换机），如果不清洗，第二年第三年的热效率肯定下降。维护非常重要，主热交换器的维护是重中之重。