用鈦作換熱元件具有以下優(yōu)點： 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、強度高，設(shè)備體積和重量小。

由于以上這些優(yōu)點，各種類型的應(yīng)用日益增多。在艦船、動力、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。

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。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，在機加工時，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，機加工后的襯板厚度不小于3mm。分層隔板的場合，襯板厚度應(yīng)適當(dāng)增厚。

這種結(jié)構(gòu)的缺點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)的要點是在結(jié)構(gòu)設(shè)計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。除做拉力試驗外，還需要做壓扁、擴(kuò)口試驗等； eq oac(○,3)3全部管材進(jìn)行無損探傷檢驗和液壓試驗； eq oac(○,4)4公差要求較嚴(yán)。

我國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，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、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，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，為保證各板間的液體不相混，要求良好的密封。而這一點，對鈦制板式換熱器更為重要、因為鈦材在其本身相同材料之間或與其他材料之間的間隙可能引起縫隙腐蝕。此時，板片應(yīng)采用耐縫隙腐蝕的鈦合金制作。但作為一個 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，我國一有GB/T14845板式換熱器用鈦板的專門標(biāo)準(zhǔn)，牌號為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一般只能在現(xiàn)有尺寸系列中選用，而不便由化工設(shè)計人員任意設(shè)計，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。