換熱器是一種在不同溫度的兩種或兩種以上流體間實現物料之間熱量傳遞的換熱器節能設備，是使熱量由溫度較高的流體傳遞給溫度較低的流體，使流體溫度達到流程規定的指標，以滿足工藝條件的需要，同時也是提高能源利用率的主要設備之一。換熱器行業涉及暖通、壓力容器、中水處理設備，化工，石油等近30多種產業，相互形成產業鏈條。
一、換熱器按傳熱原理分類
1、間壁式換熱器
間壁式換熱器是溫度不同的兩種流體在被壁面分開的空間裡流動，通過壁面的導熱和流體在壁表面對流，兩種流體之間進行換熱。間壁式換熱器有管殼式、套管式和其他型式的換熱器。
2、同蓄熱式換熱器
蓄熱式換熱器通過固體物質構成的蓄熱體，把熱量從高溫流體傳遞給低溫流體，熱介質先通過加熱固體物質達到一定溫度後，冷介質再通過固體物質被加熱，使之達到熱量傳遞的目的。
3、流體連接間接式換熱器
流體連接間接式換熱器，是把兩個表面式換熱器由在其中循環的熱載體連接起來的換熱器，熱載體在高溫流體換熱器和低溫流體之間循環，在高溫流體接受熱量，在低溫流體換熱器把熱量釋放給低溫流體。
4、直接接觸式換熱器
又被稱為混合式換熱器，這種換熱器是兩種流體直接接觸，彼此混合進行換熱的設備，例如，冷水塔、氣體冷凝器等。
5、複式換熱器
兼有汽水面式間接換熱及水水直接混流換熱兩種換熱方式的設備。同汽水面式間接換熱相比，具有更高的換熱效率；同汽水直接混合換熱相比具有較高的穩定性及較低的機組噪音。
間壁式換熱器是目前應用最為廣泛的換熱器，先就間壁式換熱器的種類、結構、優缺點總結如下。
二、間壁式換熱器種類、結構及優缺點
（一）管式換熱器
1.蛇管式換熱器
（1）沉浸式蛇管換熱器：如圖1
結構：這種換熱器多以金屬管子繞成，或製成各種與容器相適應的情況，並沉浸在容器內的液體中。
優點：結構簡單，便於防腐，能承受高壓。
缺點：由於容器體積比管子的體積大得多,因此管外流體的表面傳熱係數較小；不便於管內清洗。
（2）噴淋式換熱器：如圖2
結構：噴淋式換熱器這種換熱器是將換熱管成排地固定在鋼架上，熱流體在管內流動，冷卻水從上方噴淋裝置均勻淋下。
優點：便於檢修和清洗、傳熱效果也較好。
缺點：噴淋不易均勻。
2.套管式換熱器：如圖3
結構：套管式換熱器系用管件將兩種尺寸不同的標準管連接成為同心圓的套管，然後用180°的回彎管將多段套管串聯而成。每一段套管稱為一程，程數可根據傳熱要求而增減。每程的有效長度為4～6m，若管子太長，管中間會向下彎曲，使環形中的流體分布不均勻。
優點為：構造簡單；能耐高壓；傳熱面積可根據需要而增減；適當地選擇管內、外徑，可使流體的流速較大；且雙方的流體作嚴格的逆流，都有利於傳熱。
缺點為：管間接頭較多，易發生洩漏；單位長度具有傳熱面積較小。
3.列管式換熱器
（1）固定管板時換熱器：如圖4
結構：兩端管板和殼體連接成一體，換熱管為直管，固定在兩端管板上。
優點：單位體積所具有的傳熱面積較大以及傳熱效果較好；結構簡單，造價低廉製造的材料範圍較廣，操作彈性也較大等，
缺點：由於殼程不易檢修和清洗，因此殼方流體應是較潔淨且不易結垢的物料。當兩流體的溫度差較大時，需考慮熱補償。
（2）U型管式換熱器：如圖5
結構：只有一個管板，換熱管為U型管，固定在管板上。當管子受熱(或受冷)時，管束可以自由伸縮，而與外殼的膨脹無關，殼體無需熱補償。
優點：結構也較簡單，重量輕，適用於高溫和高壓的場合。
缺點：管 內清洗比較困難，因此管內流體必須潔淨；且因管子需一定的彎曲半徑，故管板的利用率較固定管板式換熱器差。
（3）浮頭式換熱器：如圖6
結構：兩端管板之一不與外殼固定連接，該端稱為浮頭。當管子受熱(或受冷)時，管束連同浮頭可以自由伸縮，而與外殼的膨脹無關。
優點：管束可從殼體中抽出，便於清洗和檢修。
缺點：與固定管板式和U型管式換熱器相比，構較複雜，造價較高。
（二）翅片式換熱器：見圖7
1.翅片管換熱器
結構：翅片式換熱器的構造特點是在管子表面上裝有徑向或軸向翅片，分為高翅片和低翅片。
優點：這種換熱器能夠顯著地提高氣體傳熱的效果，減少了換熱器的體積和金屬材料
缺點：製造工藝複雜，成本高。要求流經翅片一側的流體要清潔，因為清洗困難。
翅片板換熱器：見圖8
結構：在兩塊平行的薄金屬板(平 隔板)問，夾人波紋狀的金屬翅片，兩邊以側條密封，組成一個單元體。將各單元體進行不同的疊積和適當地排列，再用釺焊給予固定，即可得到常用的逆、並流和錯流的板翅式換熱器的組裝件，稱為芯部或板束。如圖4-51所示。將帶有流體進、出口的集流箱焊到板束上，就成為板翅式換熱器。目前常用的翅片形式有光直型翅片、鋁齒形翅片和多孔型翅片。
優點：總傳熱係數高，傳熱效果好；結構緊湊；輕巧牢固；適應性強、操作範圍廣。
缺點：由於設備流道很小，故易堵塞，而且增大壓強降；換熱器一旦結垢，清洗和檢修很困難，所以處理的物料應較潔淨或預先進行淨制；由於隔板和翅片都由薄鋁片製成，故要求介質對鋁不發生腐蝕。
（三）夾套換熱器：見圖9
結構：換熱器的夾套裝在容器的外部，夾套與器壁之間形成密閉的空間，為載熱體或載冷體的通路。
優點：夾套式換熱器主要應用於反應過程的加熱或冷卻。
缺點：傳熱係數較低，傳熱面又受容器的限制，因此適用於傳熱量不太大的場合。為了提高其傳熱性能，可在容器內安裝攪拌器，使器內液體作強制對流，為了彌補傳熱面的不足，還可在器內安裝蛇管等
（四）板式換熱器：見圖10
結構：板式換熱器是由一系列具有一定波紋形狀的金屬片疊裝而成的一種新型高效換熱器。各種板片之間形成薄矩形通道，通過板片進行熱量交換。板式換熱器是液-液、液-汽進行熱交換的理想設備。
優點：它具有換熱效率高、熱損失小、結構緊湊輕巧、佔地面積小、安裝清洗方便、應用廣泛、使用壽命長等特點。在相同壓力損失情況下，其傳熱係數比列管式換熱器高3-5倍，佔地面積為管式換熱器的三分之一，熱回收率可高達90%以上。
缺點：容量較小；工作壓力不宜過大，介質溫度不宜過高，有可能洩露板式換熱器採用密封墊密封，工作壓力一般不宜超過2.5MPa，介質溫度應在低於250℃以下，否則有可能洩露；易堵塞由於板片間通道很窄，一般只有2~5mm，當換熱介質含有較大顆粒或纖維物質時，容易堵塞板間通道。
（五）螺旋板式換熱器：見圖11
結構：本設備由兩張板卷制而成，形成了兩個均勻的螺旋通道，兩種傳熱介質可進行全逆流流動，大大增強了換熱效果，即使兩種小溫差介質，也能達到理想的換熱效果。
優點：:螺旋板式換熱器結構緊湊，單位體積提供的傳熱面很大，如直徑￠1500mm高1200mm的螺旋板換熱器的傳熱面可達130m2；流體在螺旋板內允許流速較高，並且流體沿螺旋方向流動，滯流層薄，故傳熱係數大，傳熱效率高；此外還因流速大，髒物不易滯留；阻力小。
缺點：螺旋板式換熱器要求焊接質量高，檢修比較困難。重量大，剛性差，螺旋板式換熱器運輸和安裝時應特別注意。
三、間壁式換熱器的應用
（一）管式換熱器
1.蛇管式換熱器
（1）沉浸式蛇管換熱器：高壓腐蝕性介質的冷卻可以採用沉浸式蛇管換熱器，稍作改變可以作為管式反應器或作反應延時器使用。
（2）噴淋式換熱器：多用作冷卻器，一般用於煙氣預熱回收。這種設備常放置在室外空氣流通處，冷卻水在空氣中汽化時可帶走部分熱量，以提高冷卻效果。
2.套管式換熱器：套管換熱器結構簡單，能承受高壓，應用亦方便(可根據需要增減管段數目).特別是由於套管換熱器同時具備傳熱係數大，傳熱推動力大及能夠承受高壓強的優點，在超高壓生產過程(例如操作壓力為3000大氣壓的高壓聚乙烯生產過程)中所用的換熱器幾乎全部是套管式。綜上在需要傳熱面積不太大且要求壓強較高或傳熱效果較好時，宜採用套管式換熱器
3.列管式換熱器
在石油化工生產中，尤其是高溫高壓等大型換熱器主要選擇列管式換熱器。其傳熱係數一般在800~1000W/㎡*℃。
（1）固定管板時換熱器：這種換熱器適用於兩種介質溫差不大，或溫差較大但殼程壓力不高，及殼程介質清潔，不易結垢的場合。
（2）U型管式換熱器：適用於高溫高壓條件，管內宜走潔淨流體。
（3）浮頭式換熱器：適用於殼體與管束之間壁溫差較大或殼程介質易結垢的場合。
（二）翅片式換熱器：
1.翅片管換熱器：翅片管式換熱器主要應用於氣體的加熱或冷卻，常見的翅片管式換熱器是煉油廠生產中的空冷器。
2.翅片板換熱器：由於鋁合金的導熱係數高，且在零度以下操作時，其延性和抗拉強度都可提高，故操作範圍廣，可在熱力學零度至200C的範圍內使用，適用於低溫和超低溫的場合。適應性也較強，既可用於各種情況下的熱交換，也可用於蒸發或冷凝。操作方式可以是逆流、並流、錯流或錯逆流同時並進等。此外還可用於多種不同介質在同一設備內進行換熱。
（三）夾套換熱器：
夾套式換熱器廣泛用於反應過程的加熱和冷卻。其傳熱係數一般取300~400W/㎡*℃。
（四）板式換熱器：
板式換熱器與管殼式比傳熱效率更高，佔地少，重量輕，更便宜，但是板式管熱器受到溫度和壓力的限制，同時對於含有顆粒的介質也不適用於板式換熱器，容易堵塞流道。其傳熱係數一般在3000~5000W/㎡*℃。
（五）螺旋板式換熱器：
中小型合成氨廠的變換熱交換器和合成塔下部的熱交換器已先後用螺旋板式換熱器取代管殼式換熱器。燒鹼廠的電解液加熱器和濃鹼液的冷卻器採用螺旋板式換熱器較多。另外，塔頂冷凝、發煙硫酸冷卻和脂肪酸冷卻等也多採用螺旋板式換熱器。由於封閉結構，適用於易燃、易爆、有毒和貴重流體的工況。但由於結構所限，不能適用於高壓工況。其傳熱係數一般在1000~2000W/㎡*℃。