一、换热器的分类

（一）按传热原理分类

1. 间壁式换热器
   冷热流体被固体壁面（如管壁、板片）分隔，不直接接触，通过壁面传递热量，是工业中最常用的类型。
   • 特点：结构简单、操作安全，适用于不同性质（如腐蚀性、毒性）流体的换热。
   • 举例：列管换热器、板式换热器、套管换热器等。
2. 混合式换热器
   冷热流体直接接触、混合并完成热量交换，同时可能伴随质量交换（如相变）。
   • 特点：传热效率极高（接近 100%），但要求流体混合后不产生有害反应且易于分离。
   • 举例：冷却塔（冷却水与空气直接接触散热）、喷射式冷凝器（蒸汽与冷却水混合冷凝）。
3. 蓄热式换热器（回热器）
   利用固体蓄热体（如陶瓷、金属填料）交替吸收和释放热量：先让高温流体加热蓄热体，再让低温流体流过蓄热体被加热。
   • 特点：结构紧凑，适用于高温（如冶金、燃气轮机排气余热回收）、大流量工况，但存在冷热流体少量混合的风险。
   • 举例：冶金行业的高炉热风炉、燃气轮机的回热器。

（二）按结构形式分类

1. 管式换热器
   以管子作为传热元件，通过管壁实现换热，适用范围广（高温、高压、大流量）。
   • 列管换热器：见前文详细介绍，由管束、壳体、管板等组成，是工业中最常用的换热器。
   • 套管换热器：由两根同心套管组成，内管走一种流体，环隙走另一种流体，可串联多组增加换热面积，适用于小流量、高粘度流体。
   • 蛇管换热器：换热管弯成蛇形，浸没在容器内的流体中（如反应釜夹套），结构简单但传热效率较低，适用于实验室或小规模生产。
2. 板式换热器
   由多块金属薄板（通常为不锈钢、钛合金）叠加而成，板片表面有波纹或凹槽，形成流体通道，冷热流体在板片两侧逆流流动。
   • 特点：传热效率高（比列管换热器高 30%-50%）、体积小、易拆卸清洗，但耐温耐压较低（通常温度≤200℃，压力≤2MPa）。
   • 应用：食品、医药（卫生级要求）、空调制冷等行业的加热或冷却。
3. 翅片式换热器
   在管子或板片表面加装翅片（金属薄片），通过增大传热面积强化换热，适用于气体（导热系数低）与液体的换热。
   • 分类：管翅式（翅片缠绕在管外，如汽车散热器）、板翅式（由隔板、翅片、封条组成，结构紧凑，用于航空航天、低温工程）。
   • 特点：传热面积大（翅片可使单位体积换热面积达 1000-2500 m²/m³），但易堵塞，不适用于含颗粒或粘性流体。
4. 螺旋板式换热器
   由两张金属板卷成螺旋状，形成两个螺旋通道，冷热流体在通道内逆流流动，通过板壁换热。
   • 特点：传热效率高（逆流换热 + 湍流强化）、结构紧凑，适用于高粘度流体或含少量颗粒的介质，但维修困难，耐压较低（≤2MPa）。

二、换热器的核心性能参数

1. 传热系数（K）
   衡量换热器传热效率的关键指标，单位为 W/(m²・K)，表示单位面积、单位温差下的传热量。K 值越大，传热效率越高，受流体性质（导热系数、粘度）、流速、传热面状态（结垢会降低 K 值）影响。
   • 示例：水 - 水换热的板式换热器 K 值约 1500-4000 W/(m²・K)，列管换热器约 800-2000 W/(m²・K)。
2. 换热面积（A）
   参与传热的总表面积（如管壁、板片的接触面积），是设计换热器的核心参数，需根据热量交换量（Q=K×A×Δtₘ，Δtₘ为平均温差）计算。
3. 压力降（ΔP）
   流体通过换热器的压力损失，与流速、通道结构（如翅片、折流板）相关。压力降过大会增加泵或风机的能耗，设计时需平衡传热效率与压力降。
4. 耐温耐压性能
   由材质（碳钢、不锈钢、钛合金等）和结构强度决定，如列管换热器可承受高温（≤1000℃）、高压（≤30MPa），而板式换热器通常适用于中低温低压。

三、常见换热器对比

四、换热器的应用与发展趋势

• 应用场景：
  • 能源领域：余热回收（如工业窑炉尾气热量回收）、太阳能集热