传热设备培训课件

第六章 传热设备,换热器在我国石油化工、炼油、冶金、轻工、制药、食品等行业应用极为普遍，占全部工艺设备投资的2040。,传热设备-换热器,一、换热器分类,冷热流体直接接触，传热直接、效率高、热阻小,冷热流体隔一固体壁面，传热效率不如直接接触式。工业应用最广。,1. 按照接触方式,结构简单，可耐高温，常用于高温气体热量的回收或冷却,2. 间壁式换热器分类：,一、列管式换热器,列管式（管壳式）换热器是一种传统的、应用最广泛的热交换设备。由于它结构坚固，且能选用多种材料制造，故适应性极强，尤其在高温、高压和大型装置中得到普遍应用。,1、列管式换热器构造,圆缺形,圆盘形,挡板结构：,列管式换热器：,管程数：单管程、双管程、多管程 壳程数：单壳程、双壳程、多壳程,四管程,请点击观看动画,冷、热流体一次经过换热器,管程流体两次经过换热器,管程、壳程流体两次经过换热器,管程流体四次经过换热器,2. 列管式换热器分类（几管程几壳程）,当壳体和管壁之间的温差在50以上时，由于两者热膨胀程度不同，可能会出现将管子扭曲或从管板上拉松，因此，要考虑温度补偿问题。,3、温度补偿问题：,1）补偿圈补偿-固定管板式换热器,换热器两端管板和壳体是连为一体的。其特点:结构简单、制造成本低，适用于壳体和管束温差小、管外物料比较清洁、不易结垢的场合。 当壳体和管子之间的温差较大(6070 )且壳体承受压力不太高时，可采用补偿圈（又称膨胀节）。,4、温度补偿方法：,特点：,结构简单、制造成本低，,适用于壳体和管束温差小、管外物料比较清洁、 不易结垢的场合。,2） 浮头补偿-浮头式换热器,一端管板用法兰与壳体连接固定，另一端在壳体中自由伸缩，整个管束可以由壳体中拆卸出来。 适用于壳体与管束间温差大且需经常进行管内外清洗的场合。,特点：可完全消除热应力,便于清洗和检修, 结构复杂,3）U型管补偿-U型管式换热器,每根管子都为U形，可以自由伸缩。,特点：结构较浮头简单；用于壳体与管子间温差大的场合，但管程不易清洗。,5、选用、设计原则,冷却剂或加热剂的选定：,冷、热流体的走向：,常用的冷却剂有：水、空气、液氨等,常用的加热剂有：水蒸汽、热空气、烟道气、热油、联苯混合物等,粘度大的或流量较小的流体-,一般原则：,不洁净的或易结垢的流体-,腐蚀性流体-,压力高的-,温度远高于环境的或远低于环境的流体-,蒸汽-,二、其它类型的间壁式换热器,1）夹套式换热器,2、蛇管换热器,1）沉浸式蛇管换热器,强化措施：可减少管外空间；容器内加搅拌器。,优点：结构简单，便于防腐，能承受高压 缺点：容器截面比管内大得多，管外流体的给热系数较小,2）喷淋式蛇管换热器,优点：结构简单；便于耐腐蚀；管内能耐高压；管外 比沉浸式大。,缺点：冷却水喷淋不均匀影响传热效果；只能安装在室外，占地面积大。,3、套管式换热器,4、螺旋板换热器：,传热效率高 传热效率为列管式换热器的13倍 阻力小 以较低的压力损失，处理大容量蒸气或气体；有自清刷能力，因其介质呈螺旋形流动，污垢不易沉积；清洗容易，可用蒸气或碱液冲洗，简单易行，适合安装清洗装置；介质走单通道，允许流速比其它换热器高。,复 习：,列管式换热器 夹套式换热器 蛇管式换热器 套管式换热器 螺旋板换热器,要掌握每一种换热器的工作原理，基本构造和适用场合,5、板式换热器,板式换热器是由一组波纹金属板组成,板上有孔,供传热的两种流体通过。金属板片安装在一个侧面有固定板和活动压紧板的框架内,并用夹紧螺栓夹紧。 板式换热器作为一种新型、高效、节能的换热设备已越来越在众多领域广泛应用,并且有逐步取代其它类型之趋势.,优点： 传热效率高，K大 结构紧凑，操作灵活，安装检修方便,缺点： 耐温、耐压差 易渗漏，处理量小,三、强化传热途径的讨论,强化传热过程:提高冷热流体间的传热速率。,可知，增大K,A, tm 都可以提高Q,（a）增大A不应只考虑设备尺寸，应从结构着手，提高紧凑性。,存在二个问题，即:流动阻力增大，制造和运行费上升,1，减小管径，增加管数。,如改进换热面的结构,2，采用新型高效的换能设备,如用螺纹管，波纹管代替光滑管或翅片管换热器。,（b）增大tm取决于两流体的温度（一般由生产工艺规定）， 变化范围小,1）采用逆流操作:螺旋板式和套管式换热器可使流体作严格逆流,2）尽量采用高温加热剂或低温冷却剂。当一方为蒸汽换热时，增大蒸汽压强，使其温度提高,措施:,（c）增大K值,措施:,1）增大u，增强流体的湍动程度,减小层流内层的厚度,提高,如 a.增加列管式换热器的管程，壳程和挡板 b.在管内加入麻花铁，螺旋圈或金属丝片等添加物。,但应考虑流速加大，流动阻力增大及结构复杂，清理检修困难,2）垢阻的影响:减小垢阻和降低管壁热阻（勤清洗）,措施: 防止结垢和及时清除垢层,