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一、盘管式按热器结构
盘管式换热器广泛用于空分设备上。换热器有一根中心管，盘管分层地成螺旋状盘绕在
中心管上，每层间以垫条隔开， 如图4—13所示。一股流体从上管板进入盘管内，从下管板出
去。另一股流体在管层之间横掠盘管流动，通过盘管时进行热交换。盘管式换热器也可制成
多股流体进行换热的设备 。
圈4—13 盘管换热器结构
管子分层地绕在中心管上，每层几根管子平行地一起缠绕， 随着层次的从里向外， 每层
同时绕的管子数目也增加，这样使每根盘管的长度基本一样， 具有同一的阻力以保证气流均
匀地分配在各根管子中，相邻两层管子之盘绕方向相反。为防止盘管时不压扁和折裂管子，
以及支承盘管重量， 中心管直径不小于(10~20)倍盘管的外径， 盘管壁厚大于0．5 11"111-i。
管层间的间隙作为流体的通道， 以垫条的厚度来保证。垫条厚度6常用1～ 511"111"I，中
心管上和最外一层盘管上垫条厚度为占／2，相邻两垫条的距离不大于i00~；00 mm。倚壳、
中心管与管屠之间应盘紧，防止气流短路通过
盘管式换热器结构紧凑，有较高的热效率，
可选150~200 CW／m ·K]。
流体在换热器内的流速取下列范围，如
表4— 3所示。
=， 空分设备上应用的典型盘f式按热
器
图4一l4为150 I ／h制氧机上的液氮过
冷器。
过冷器的作用， 是利用上塔氮气的冷量
使液氮过冷，以减少液氮节流后的汽化率，
增加上塔的回流液，从而改善上塔的精馏
工况。
图4— 14 。150”型汪氮过冷器
1．封头2．外倚d．垫条
7、6、5、3-第一、二、三、四层绕管
8·中心管 9，10．法兰11．接管
1 9 91年第1期
高压， 中压和低压均可应用。总的传热系数
表4— 3 挺热嚣内流体的常用流速
叛氮过冷器共有四层盘管。第一芸两根同绕， 左旋。第二层三根同绕， 右旋。第三层三
根同绕， 左旋． 第四层四根同绕， 右旋。每层同衬垫条， 垫条厚度4 mm， 管层与中心管、
外壳之间垫条厚度为2 mm， 最内层盘管围中心管盘绕。外壳由厚1．5mm黄铜板卷焊制成。
图4一l5为600Om ／h空分设备上污氮液化器。它的作用利用下塔底部gl出空气的液化，
加热污氮， 使污氮以恒定的温度去切换式换热器或蓄冷器， 有利于切换式换热器或蓄冷器的
操作和自清除． 它有所谓“自平衡”能力， 当污氮数量或入口温度变化时， 由于自动进^液化
器的空气数量也随之变化， 空气液化量的多少始终与污氮工况相适应，保证污氮出口温度恒
定。空分设备启动阶段， 液化器具有产生液体的功能。
液化器上部姓汽液分离器 中心管+250×5 mm， 盘管层数32层， 共计696根610×1 mm
的紫铜管， 每根盘管长度为17m， 垫条厚度5 mm。空气从上部进入管内冷凝，液空从下部
管板出来后去下塔。
瑶4一l6为50 mVh制氧机上的主换热器。主换热器的作用是将中压空气与返流氧、氨进
行热交换， 冷却至低温， 经节流降压进入下塔。氧、氨被加热至常温出装置。
换热器I和换热器Ⅱ分为上、下二绕组同时绕在一个中
心管上． 换热器I以中心管为基础，用筒壳围成两个格层，
外格层通过氮气称氮格层， 里格层通过氧气称氧格层。氧气
格层中共7根÷8× 1mm紫铜营，分两层均匀盘绕，氮气格
层共28根盘管，分五层均匀盘绕。
换热器Ⅱ的构造与换热器I相似。氧气格层内有2襁盘
管， 氮气格层内共9根盘管， 分三层盘绕。
换热器I和换热器Ⅱ氧气格层和氮气格层之间冬有连通
管相连接． 高压盘管的末端均固定在法兰上。
空气经法兰进入换热器I的管内， 分为两部分： 一部分
八氧气格层， 另一部分入氮气格层， 出换热器I汇合后有70
的空气量送入膨胀机。余一F3o％进入换热器Ⅱ的管内，也
分为两部分t一部分八氧气格层， 另一部分入氮气格层，然
后汇合后经节流阀入下塔。氧气种氮气各与空气成逆流的方
向先后进入换热器Ⅱ、I， 在营间流动， 把它们的冷量传给
管内的空气， 而自身温度升高至常温， 回收冷量复热后从换
热器I上端排出。
三、翅片管殛其实例
管式换热器中， 常遇到营内外放热系数有相当大的差
别，管内流体(高压空气、辛酲氮、涟空等)对管壁的放热系数，
比管外流体(低压的氧、氨和污氮等)对管壁的放热系数大2
～ 6倍， 但是用增加低压气体的流速来提高放热系数， 叉受
固4— 16 “5O 型主换热器
1、s．补偿接头2．上盖板
3．中心管4．下益板
到许可阻力损失的限制。为此管外壁增加翅片， 这样既增大了对流传热面税， 又增强了管外
气流的扰动， 提高放热系数，增强传热。一般认为， 当管内外流体的放热系数之比大于3：
1时采用翅片营是经济的。另外如果管内外两侧的放热系数都很小， 可在豫刨同时加翅H啦
捌4—17 翅片管 图4一l8 通过翅片的热量传递
通过翅片的热量传递如图4-17(d)中所示， 由于翅片材质的导热热阻和翅片表面的对
流换热， 翅片中的温度措翅片高度方向上是逐渐降低的，如图4-18所示。翅片中的平均温
度tj低千翅片根部温度t?
假设翅片温度均匀一致并等于翅片根部温度， 则翅片具有最大的换热量。实际上翅片温
度是不均匀的， 因而换热量下降，翅片的实际换热量与上述最大换热量之比称为翅片效率 。
一些常用翅片的翅片效率如表4— 4所示。
表4— 4 常用翅B的翅片效率
图4— 17(d)中， 通过翅片表面F，的传热量0』为
0，= 2F』·(ti—f0)=口2·F』· ·(f 0一to)
翅片系数表示带翅片表面的胆面积与去掉翅片后的光管 面积之比。
翅片按其高度可分为高翅片和低翅
片两种． 高翅片适用于管内外流体放热
系数相差很大的场台， 低翅片则适用于
管内外流体放热系数相整较小的场合。
低翅片多为螺纹管
图4—19为采用翅片管的液空过冷
器。翅片管为滚轧螺旋低翅管。污氮通
过管问， 翅片增大了气侧的传热面积。
翅片外径D=16mm， 翅片根部直径
d=12mm， 内径d，：8mm，翅片厚度
6=0．4ram，翅间距S=2mm， 1m 长
度上翅片数 =500， 翅化系数 ；5。它
是由一根 12×2 mm的铝管轧制而成
翅片管的盘管式换热器结构与光管
基本相同， 有的管层问不加垫条， 管间
的气体沿翅间间隙流过。低压气体的流
速小一些， 翅片管管端没有翅片， 所以
翅片管与管板的连接与光管一样。
翅片管在列管式换热器上应用亦广。
盘管式换热器广泛用于空分设备上。换热器有一根中心管，盘管分层地成螺旋状盘绕在
中心管上，每层间以垫条隔开， 如图4—13所示。一股流体从上管板进入盘管内，从下管板出
去。另一股流体在管层之间横掠盘管流动，通过盘管时进行热交换。盘管式换热器也可制成
多股流体进行换热的设备 。
圈4—13 盘管换热器结构
管子分层地绕在中心管上，每层几根管子平行地一起缠绕， 随着层次的从里向外， 每层
同时绕的管子数目也增加，这样使每根盘管的长度基本一样， 具有同一的阻力以保证气流均
匀地分配在各根管子中，相邻两层管子之盘绕方向相反。为防止盘管时不压扁和折裂管子，
以及支承盘管重量， 中心管直径不小于(10~20)倍盘管的外径， 盘管壁厚大于0．5 11"111-i。
管层间的间隙作为流体的通道， 以垫条的厚度来保证。垫条厚度6常用1～ 511"111"I，中
心管上和最外一层盘管上垫条厚度为占／2，相邻两垫条的距离不大于i00~；00 mm。倚壳、
中心管与管屠之间应盘紧，防止气流短路通过
盘管式换热器结构紧凑，有较高的热效率，
可选150~200 CW／m ·K]。
流体在换热器内的流速取下列范围，如
表4— 3所示。
=， 空分设备上应用的典型盘f式按热
器
图4一l4为150 I ／h制氧机上的液氮过
冷器。
过冷器的作用， 是利用上塔氮气的冷量
使液氮过冷，以减少液氮节流后的汽化率，
增加上塔的回流液，从而改善上塔的精馏
工况。
图4— 14 。150”型汪氮过冷器
1．封头2．外倚d．垫条
7、6、5、3-第一、二、三、四层绕管
8·中心管 9，10．法兰11．接管
1 9 91年第1期
高压， 中压和低压均可应用。总的传热系数
表4— 3 挺热嚣内流体的常用流速
叛氮过冷器共有四层盘管。第一芸两根同绕， 左旋。第二层三根同绕， 右旋。第三层三
根同绕， 左旋． 第四层四根同绕， 右旋。每层同衬垫条， 垫条厚度4 mm， 管层与中心管、
外壳之间垫条厚度为2 mm， 最内层盘管围中心管盘绕。外壳由厚1．5mm黄铜板卷焊制成。
图4一l5为600Om ／h空分设备上污氮液化器。它的作用利用下塔底部gl出空气的液化，
加热污氮， 使污氮以恒定的温度去切换式换热器或蓄冷器， 有利于切换式换热器或蓄冷器的
操作和自清除． 它有所谓“自平衡”能力， 当污氮数量或入口温度变化时， 由于自动进^液化
器的空气数量也随之变化， 空气液化量的多少始终与污氮工况相适应，保证污氮出口温度恒
定。空分设备启动阶段， 液化器具有产生液体的功能。
液化器上部姓汽液分离器 中心管+250×5 mm， 盘管层数32层， 共计696根610×1 mm
的紫铜管， 每根盘管长度为17m， 垫条厚度5 mm。空气从上部进入管内冷凝，液空从下部
管板出来后去下塔。
瑶4一l6为50 mVh制氧机上的主换热器。主换热器的作用是将中压空气与返流氧、氨进
行热交换， 冷却至低温， 经节流降压进入下塔。氧、氨被加热至常温出装置。
换热器I和换热器Ⅱ分为上、下二绕组同时绕在一个中
心管上． 换热器I以中心管为基础，用筒壳围成两个格层，
外格层通过氮气称氮格层， 里格层通过氧气称氧格层。氧气
格层中共7根÷8× 1mm紫铜营，分两层均匀盘绕，氮气格
层共28根盘管，分五层均匀盘绕。
换热器Ⅱ的构造与换热器I相似。氧气格层内有2襁盘
管， 氮气格层内共9根盘管， 分三层盘绕。
换热器I和换热器Ⅱ氧气格层和氮气格层之间冬有连通
管相连接． 高压盘管的末端均固定在法兰上。
空气经法兰进入换热器I的管内， 分为两部分： 一部分
八氧气格层， 另一部分入氮气格层， 出换热器I汇合后有70
的空气量送入膨胀机。余一F3o％进入换热器Ⅱ的管内，也
分为两部分t一部分八氧气格层， 另一部分入氮气格层，然
后汇合后经节流阀入下塔。氧气种氮气各与空气成逆流的方
向先后进入换热器Ⅱ、I， 在营间流动， 把它们的冷量传给
管内的空气， 而自身温度升高至常温， 回收冷量复热后从换
热器I上端排出。
三、翅片管殛其实例
管式换热器中， 常遇到营内外放热系数有相当大的差
别，管内流体(高压空气、辛酲氮、涟空等)对管壁的放热系数，
比管外流体(低压的氧、氨和污氮等)对管壁的放热系数大2
～ 6倍， 但是用增加低压气体的流速来提高放热系数， 叉受
固4— 16 “5O 型主换热器
1、s．补偿接头2．上盖板
3．中心管4．下益板
到许可阻力损失的限制。为此管外壁增加翅片， 这样既增大了对流传热面税， 又增强了管外
气流的扰动， 提高放热系数，增强传热。一般认为， 当管内外流体的放热系数之比大于3：
1时采用翅片营是经济的。另外如果管内外两侧的放热系数都很小， 可在豫刨同时加翅H啦
捌4—17 翅片管 图4一l8 通过翅片的热量传递
通过翅片的热量传递如图4-17(d)中所示， 由于翅片材质的导热热阻和翅片表面的对
流换热， 翅片中的温度措翅片高度方向上是逐渐降低的，如图4-18所示。翅片中的平均温
度tj低千翅片根部温度t?
假设翅片温度均匀一致并等于翅片根部温度， 则翅片具有最大的换热量。实际上翅片温
度是不均匀的， 因而换热量下降，翅片的实际换热量与上述最大换热量之比称为翅片效率 。
一些常用翅片的翅片效率如表4— 4所示。
表4— 4 常用翅B的翅片效率
图4— 17(d)中， 通过翅片表面F，的传热量0』为
0，= 2F』·(ti—f0)=口2·F』· ·(f 0一to)
翅片系数表示带翅片表面的胆面积与去掉翅片后的光管 面积之比。
翅片按其高度可分为高翅片和低翅
片两种． 高翅片适用于管内外流体放热
系数相差很大的场台， 低翅片则适用于
管内外流体放热系数相整较小的场合。
低翅片多为螺纹管
图4—19为采用翅片管的液空过冷
器。翅片管为滚轧螺旋低翅管。污氮通
过管问， 翅片增大了气侧的传热面积。
翅片外径D=16mm， 翅片根部直径
d=12mm， 内径d，：8mm，翅片厚度
6=0．4ram，翅间距S=2mm， 1m 长
度上翅片数 =500， 翅化系数 ；5。它
是由一根 12×2 mm的铝管轧制而成
翅片管的盘管式换热器结构与光管
基本相同， 有的管层问不加垫条， 管间
的气体沿翅间间隙流过。低压气体的流
速小一些， 翅片管管端没有翅片， 所以
翅片管与管板的连接与光管一样。
翅片管在列管式换热器上应用亦广。