一、換熱器的分類

（一）按傳熱原理分類

1. 間壁式換熱器
   冷熱流體被固體壁面（如管壁、闆片）分隔，不直接接觸，通過壁面傳遞熱量，是工業中最常用的類型。
   • 特點：結構簡單、操作安全，适用于不同性質（如腐蝕性、毒性）流體的換熱。
   • 舉例：列管換熱器、闆式換熱器、套管換熱器等。
2. 混合式換熱器
   冷熱流體直接接觸、混合并完成熱量交換，同時可能伴随質量交換（如相變）。
   • 特點：傳熱效率極高（接近 100%），但要求流體混合後不産生有害反應且易于分離。
   • 舉例：冷卻塔（冷卻水與空氣直接接觸散熱）、噴射式冷凝器（蒸汽與冷卻水混合冷凝）。
3. 蓄熱式換熱器（回熱器）
   利用固體蓄熱體（如陶瓷、金屬填料）交替吸收和釋放熱量：先讓高溫流體加熱蓄熱體，再讓低溫流體流過蓄熱體被加熱。
   • 特點：結構緊湊，适用于高溫（如冶金、燃氣輪機排氣餘熱回收）、大流量工況，但存在冷熱流體少量混合的風險。
   • 舉例：冶金行業的高爐熱風爐、燃氣輪機的回熱器。

（二）按結構形式分類

1. 管式換熱器
   以管子作為傳熱元件，通過管壁實現換熱，适用範圍廣（高溫、高壓、大流量）。
   • 列管換熱器：見前文詳細介紹，由管束、殼體、管闆等組成，是工業中最常用的換熱器。
   • 套管換熱器：由兩根同心套管組成，内管走一種流體，環隙走另一種流體，可串聯多組增加換熱面積，适用于小流量、高粘度流體。
   • 蛇管換熱器：換熱管彎成蛇形，浸沒在容器内的流體中（如反應釜夾套），結構簡單但傳熱效率較低，适用于實驗室或小規模生産。
2. 闆式換熱器
   由多塊金屬薄闆（通常為不鏽鋼、钛合金）疊加而成，闆片表面有波紋或凹槽，形成流體通道，冷熱流體在闆片兩側逆流流動。
   • 特點：傳熱效率高（比列管換熱器高 30%-50%）、體積小、易拆卸清洗，但耐溫耐壓較低（通常溫度≤200℃，壓力≤2MPa）。
   • 應用：食品、醫藥（衛生級要求）、空調制冷等行業的加熱或冷卻。
3. 翅片式換熱器
   在管子或闆片表面加裝翅片（金屬薄片），通過增大傳熱面積強化換熱，适用于氣體（導熱系數低）與液體的換熱。
   • 分類：管翅式（翅片纏繞在管外，如汽車散熱器）、闆翅式（由隔闆、翅片、封條組成，結構緊湊，用于航空航天、低溫工程）。
   • 特點：傳熱面積大（翅片可使單位體積換熱面積達 1000-2500 m²/m³），但易堵塞，不适用于含顆粒或粘性流體。
4. 螺旋闆式換熱器
   由兩張金屬闆卷成螺旋狀，形成兩個螺旋通道，冷熱流體在通道内逆流流動，通過闆壁換熱。
   • 特點：傳熱效率高（逆流換熱 + 湍流強化）、結構緊湊，适用于高粘度流體或含少量顆粒的介質，但維修困難，耐壓較低（≤2MPa）。

二、換熱器的核心性能參數

1. 傳熱系數（K）
   衡量換熱器傳熱效率的關鍵指标，單位為 W/(m²・K)，表示單位面積、單位溫差下的傳熱量。K 值越大，傳熱效率越高，受流體性質（導熱系數、粘度）、流速、傳熱面狀态（結垢會降低 K 值）影響。
   • 示例：水 - 水換熱的闆式換熱器 K 值約 1500-4000 W/(m²・K)，列管換熱器約 800-2000 W/(m²・K)。
2. 換熱面積（A）
   參與傳熱的總表面積（如管壁、闆片的接觸面積），是設計換熱器的核心參數，需根據熱量交換量（Q=K×A×Δtₘ，Δtₘ為平均溫差）計算。
3. 壓力降（ΔP）
   流體通過換熱器的壓力損失，與流速、通道結構（如翅片、折流闆）相關。壓力降過大會增加泵或風機的能耗，設計時需平衡傳熱效率與壓力降。
4. 耐溫耐壓性能
   由材質（碳鋼、不鏽鋼、钛合金等）和結構強度決定，如列管換熱器可承受高溫（≤1000℃）、高壓（≤30MPa），而闆式換熱器通常适用于中低溫低壓。

三、常見換熱器對比

四、換熱器的應用與發展趨勢

• 應用場景：
  • 能源領域：餘熱回收（如工業窯爐尾氣熱量回收）、太陽能集熱