換熱器的傳熱方式是傳導、對流、輻射的綜合。在廢氣一側(cè)，廢氣以對流和輻射這兩種方式把熱傳給器壁；在空氣一側(cè)，空氣流過壁面時，以對流方式把熱帶走。由于空氣是透熱體，不能吸收，所以在空氣的一側(cè)要強化熱交換，只有提高空氣流速。

換熱器根據(jù)其材質(zhì)的不同，分為金屬換熱器和黏土換熱器兩大類。軋鋼加熱爐一般都采用金屬換熱器。

金屬換熱器，當空氣預熱溫度在350℃以下時，可用碳素鋼制的換熱器，溫度更高時，要用鑄鐵和其他材料，耐熱鋼在高溫下抗氧化，而且能保持其強度，是換熱器較好的材料，但耐熱鋼價格高。滲鋁鋼也有較好的抗氧化性能，價格比耐熱鋼低。

金屬換熱器根據(jù)其結(jié)構(gòu)分為：管狀換熱器、針狀和片狀換熱器、輻射換熱器等。

A 管狀換熱器

管狀換熱器的型式也很多，圖1-29是其中一種。

換熱器由若干根管子組成，管徑變化范圍由10~15mm至120~150mm。一般安裝在煙道內(nèi)，可以垂直安放，也可以水平安放?？諝猓ɑ蛎簹猓┰诠軆?nèi)流動，廢氣在管外流動，偶爾也有相反的情況?？諝饨?jīng)過冷風箱均勻進入換熱器的管子，經(jīng)過幾次往復的行程被加熱，最后經(jīng)熱風箱送出。為避免管子受熱彎曲，每根管子不要太長。當廢氣溫度在700~750℃以下時，可將空氣預熱到300℃以下，如溫度太高，管子容易變形，焊縫開裂。

這種換熱器優(yōu)點是構(gòu)造簡單，氣密性較好，不僅可預熱空氣，也可用來預熱煤氣。缺點是預熱溫度較低，用普通鋼管時容易變形漏氣，壽命較短。

B 針狀換熱器和片狀換熱器

這兩種換熱器十分相似，都是管狀換熱器的一種發(fā)展。即在扁形的鑄管外面和內(nèi)面鑄有許多凸起的針或翅片，這樣在體積基本不增加的情況下，熱交換面積增大，因此傳熱效率提高。其單管的構(gòu)造分別見圖1-30和圖1-31所示。

換熱器元件是一些鑄鐵或耐熱鑄鐵的管子，空氣由管內(nèi)通過，廢氣從管外穿過，如煙氣含塵量很大，管外側(cè)沒有針與翅片。整個換熱器是用若干單管并聯(lián)或串聯(lián)起來，用法蘭連接，所以氣密性不好，故不能用來預熱煤氣。

不采用針或翅片來提高傳熱效率，而采取在管狀換熱器中插入不同形狀的插入件，也是利用同一原理強化對流傳熱過程。常見的插入件有一字形板片、十字形板片、螺旋板片、麻花形薄帶等。由于管內(nèi)增加了插入件，增加了氣體流速，產(chǎn)生的紊流有助于破壞管壁的層流底層，從而使對流給熱系數(shù)增大，綜合給熱系數(shù)比光滑管提高約25~50%。這種辦法的缺點是阻力加大，材質(zhì)要使用薄壁耐熱鋼管，價格較高。