用鈦?zhàn)鲹Q熱元件具有以下優(yōu)點(diǎn)： eq oac(○,1)1在許多介質(zhì)中，具有優(yōu)良的耐腐蝕性，因而管壁可以比較薄，提高了傳熱效果； eq oac(○,2)2表面光潔、無垢層，污垢系數(shù)大大降低； eq oac(○,3)3密度小、強(qiáng)度高，設(shè)備體積和重量小。

由于以上這些優(yōu)點(diǎn)，各種類型的應(yīng)用日益增多。在艦船、動(dòng)力、石油化工等工業(yè)部門的應(yīng)用日益增多。常見形式有：固定管板式換熱器，U型管換熱器、填料函式換熱器、盤管換熱器、套管換熱器、板式換熱器。

下面分別敘述各類換熱器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。

一、固定管板式換熱器

（一） 材料的選用

1. 管程走腐蝕性介質(zhì)的情況 管程走腐蝕性介質(zhì)的流程比較近估計(jì)。在這種情況下，換熱管采用鈦管、管箱采用鈦復(fù)合鋼板或鈦襯里、管板可采用鈦復(fù)合鋼板或在鋼管板上襯6~10mm的鈦板，一般建議采用鈦鋼復(fù)合鋼板，殼體采用鋼殼。這種鋼殼鈦管的固定管板換熱器，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，應(yīng)考慮殼體和管子之間的膨脹差問題。

（1） 復(fù)合管板結(jié)構(gòu) 管板是鈦復(fù)合鋼板應(yīng)用的一個(gè)重要方面。由于管板操作條件苛刻，希望貼合率盡可能高。低壓用平板復(fù)合管板結(jié)構(gòu)，復(fù)層厚度一般為10mm.高壓設(shè)備上一般用碗型管板。由于結(jié)構(gòu)上的需要，管板鍛件需做成碗型，復(fù)層只能在管板平面部分進(jìn)行爆炸復(fù)合、邊緣轉(zhuǎn)角處只能用松襯。

這種結(jié)構(gòu)存在以下問題：

eq oac(○,1)1爆炸復(fù)合時(shí)的沖擊波將邊緣轉(zhuǎn)角處打成許多大小不等、深度3~4mm的麻坑。因此，在機(jī)加工時(shí)，邊緣轉(zhuǎn)角處要預(yù)留加工量。

eq oac(○,2)2由于碗型凸緣高度阻礙氣流順利排出，在轉(zhuǎn)角處易于形成渦流、將影響鈦板邊緣處的復(fù)合質(zhì)量。

eq oac(○,3)3管板鍛件質(zhì)量要求高。如果在復(fù)合區(qū)存在一定面積的密集缺陷區(qū)，將影響鈦板的復(fù)合質(zhì)量。

（2） 襯鈦管板

沒有分層隔板的襯鈦管板，機(jī)加工后的襯板厚度不小于3mm。分層隔板的場(chǎng)合，襯板厚度應(yīng)適當(dāng)增厚。

這種結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)是管間的氣體或液體介質(zhì)有可能向外滲漏。

為了保證換熱器管間空間的密閉性，可采用兩種改進(jìn)型襯鈦管板結(jié)構(gòu)。其結(jié)構(gòu)的要點(diǎn)是在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上增加一道密封來組織管間介質(zhì)向外滲漏。

沒有分層隔板的襯鈦管板 是依靠碳鋼圈、管板凸出部分、墊片、鈦襯環(huán)構(gòu)成這道密封。碳鋼圈由兩半塊組成，用螺釘固定在法蘭上。鈦襯環(huán)用螺栓固定在法蘭上，由襯面向下鉆出管孔。這種結(jié)構(gòu)更換墊圈比較麻煩。

分層隔板的襯鈦管板是在鈦襯板和管板上加工出密封凹槽。通過凸肩螺栓、螺母、壓環(huán)、墊圈構(gòu)成密封，阻止管間介質(zhì)外漏。這種結(jié)構(gòu)由于要在襯板上開設(shè)密封槽，襯板的厚度要適當(dāng)增加。

上述兩種襯鈦管板，雖然在設(shè)計(jì)上增加了一道密封，防止了管間介質(zhì)向外滲漏，但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、密封面多；機(jī)加工量大。

（3） 全鈦管板 由上可見，為了避免管間介質(zhì)泄露或流入基板與復(fù)板交界面，襯鈦管板和復(fù)合管板結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，鈦管板厚度較薄的情況下，可以考慮選用全鈦管板。管板固定于兩法蘭之間（但不能與碳鋼殼體焊接）。

2. 殼程走腐蝕性介質(zhì)的情況 在某些情況下，由于工藝流程的需要，腐蝕性介質(zhì)走殼程，則管板、列管、殼體、擋板等就必須采用鈦材。

如殼體采用全鈦制作，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參照第一節(jié)。

全鈦制管板可以帶延伸部分兼做法蘭，也可以不帶延伸部分。為節(jié)約鈦材多采用不帶延伸部分。

3.換熱管 鈦管分為兩類，一類為工藝配管用鈦管；一類為換熱器用鈦管。對(duì)作為換熱用的鈦管有特殊要求； eq oac(○,1)1以退火狀態(tài)供貨； eq oac(○,2)2按批量抽樣進(jìn)行力學(xué)性能的試驗(yàn)。除做拉力試驗(yàn)外，還需要做壓扁、擴(kuò)口試驗(yàn)等； eq oac(○,3)3全部管材進(jìn)行無損探傷檢驗(yàn)和液壓試驗(yàn)； eq oac(○,4)4公差要求較嚴(yán)。

我國(guó)GB/T3625為“換熱器及冷凝器用鈦及鈦合金管”標(biāo)準(zhǔn)。

二、U型換熱器

當(dāng)殼體與管子溫差較大時(shí)，U型換熱器的管子一端可以自由伸縮熱膨脹自由，因而消除了由于殼體與管子膨脹差對(duì)管板引起的溫度壓力。在生產(chǎn)中也廣泛使用。

鈦制U型管換熱器，除了有一些與固定管板換熱器共性問題外，主要是內(nèi)兩排管束的彎曲半徑及壁厚問題。

三、填料函式換熱器

這種換熱器，允許管板浮動(dòng)、管束自由膨脹，因此，消除了由于溫差和線膨脹系數(shù)不同所引起的溫度應(yīng)力。但由于在浮動(dòng)管板和殼體間采用填料密封，因此使用壓力受到一定限制，并且不能用于殼程走易揮發(fā)、易燃、易爆、有毒的介質(zhì)。

四、盤管換熱器

這種換熱器常用來作為容器內(nèi)部的加熱和冷卻。盤管的固定方式有可拆與不可拆兩種，這要根據(jù)物料的清潔程度就及腐蝕情況決定，但在設(shè)計(jì)中盡可能采用可拆式，以便于盤管的清洗與檢修。

五、套管換熱器

鈦制套管加熱器，內(nèi)部用鈦管，外管用鋼制。這種形式的換熱器結(jié)構(gòu)上要考慮兩種不同材質(zhì)的熱膨脹差異，以及法蘭與管子連接結(jié)構(gòu)。

六、板式換熱器

鈦制板式換熱器以優(yōu)良的耐腐蝕性、重量輕、傳熱效率高、適應(yīng)性大等優(yōu)點(diǎn)，在各工業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。雖然鈦的成型要比不銹鋼困難些，但由于它具有優(yōu)良的耐腐性和抗高速液流的沖蝕性較好，顯示了較高的經(jīng)濟(jì)效益。

板式換熱器的密封周邊長(zhǎng)，為保證各板間的液體不相混，要求良好的密封。而這一點(diǎn)，對(duì)鈦制板式換熱器更為重要、因?yàn)殁伈脑谄浔旧硐嗤牧现g或與其他材料之間的間隙可能引起縫隙腐蝕。此時(shí)，板片應(yīng)采用耐縫隙腐蝕的鈦合金制作。但作為一個(gè) 經(jīng)濟(jì)手段，可僅在密封部位，即與墊片接觸部涂以鉑、鎳、靶等金屬元素。日本已發(fā)表了許多有關(guān)這方面的專利。

由于板式換熱器用鈦板的厚度一般不超過1mm，要求有良好的沖壓性能，我國(guó)一有GB/T14845板式換熱器用鈦板的專門標(biāo)準(zhǔn)，牌號(hào)為TA1-A，化學(xué)成分與力學(xué)性能不同于一般的工業(yè)純鈦。

換熱板片的沖壓需有較為昂貴的模具，制造廠一般備有一定波紋形狀及有限尺寸系列的模具，因而板片的單片換熱嗎年級(jí)一般只能在現(xiàn)有尺寸系列中選用，而不便由化工設(shè)計(jì)人員任意設(shè)計(jì)，板片的組合片數(shù)則可在一定范圍內(nèi)選擇，以便達(dá)到要求的換熱面積。我國(guó)現(xiàn)有換熱板片的單片換熱面積一般不超過2㎡。由于密封墊與密封形式所限，使用壓力一般不超過2.5PMa，使用溫度不超過250℃。我國(guó)GB16409板式換熱器中已包含了板片為TA1-A，接管為TA1、TA2的鈦制板式換熱器。