2.1加热及传热过程的安全分析ppt课件.ppt

9 9、加热及传热过程的安全分析、加热及传热过程的安全分析9.1 化工生产中传热过程危险性分析•化化学学工工业与传热业与传热•创创造造并维并维持化持化学学反反应应需要的需要的温温度度条条件件•合成合成氨氨：：470-520470-520度度•氨氧氨氧化法制化法制备备硝酸：硝酸：800800度度•涉及到的涉及到的两个过两个过程：吸程：吸热与热与放放热热•创创造造并维并维持持单单元操作元操作过过程需要的程需要的条条件件•蒸蒸发发、、结结晶、蒸晶、蒸馏馏、干燥等、干燥等过过程需要程需要热热量的量的传传入或入或输输出出•热热能能综综合合与与回收回收•传热传热回收，回收，综综合利用合利用•隔隔热与热与限限热热•减减小能量的小能量的损损失，失，维维持系持系统温统温度，利于安全度，利于安全•传热过传热过程安全分析：程安全分析：•加加热过热过程：明确程：明确规规定和定和严严格控制升格控制升温温上限和升上限和升温温速速度度•放放热过热过程：抑制反程：抑制反应应速度，加速度，加设设冷却装置和冷却装置和紧紧急放急放料装置料装置•加加热热介介质与质与方法方法•蒸汽或蒸汽或热热水水•载热载热体加体加热热•电电加加热热•加加热过热过程危程危险险性分析性分析•蒸汽或蒸汽或热热水水•载热载热体加体加热热•电电加加热热9.2 工业传热过程机理与传热安全分析•9.2.1 传热过程机理分析对流传热：对流传热：流动的流体与外界的传热流动的流体与外界的传热静止流体与外界的传热静止流体与外界的传热强制对流自然对流对流传热系数，W/m2K 边界层是对流传热边界层是对流传热的主要热阻所在。

的主要热阻所在t ttwtwQ Q•化工生化工生产产中的中的热热交交换换热流体冷流体目的不同加热剂：水蒸汽、热水、油冷流体：冷水、空气、盐水分类分类 9.2.2 典型换热过程安全分析间壁式换热器间壁式换热器列管式换热器列管式换热器三个串联传热环节： 热流体侧的对流传热 间壁的导热 冷流体侧的对流传热9.3 传热过程热平衡分析总传热系数，单位W/m2K ------称为总传热热阻Q的计算的计算K的计算的计算（（1〕查经验数据：〕查经验数据：P156表表9-1（（2〕现场测定〕现场测定（（3〕公式计算〕公式计算考虑到实际传热时间壁两侧还有污垢热阻，则上式变为：9.4 工业加热载体与冷却剂•9.4.1 9.4.1 加加热剂与热剂与加加热热方法方法•(1)(1)水蒸汽水蒸汽•最常用的加最常用的加热剂热剂，通常，通常为饱为饱和蒸汽和蒸汽•优优点：点：•潜潜热热大，消耗少大，消耗少•给给定定压压力下，冷凝力下，冷凝温温度恒定度恒定•给热给热系系数数大，可在低大，可在低温温差下操作差下操作•价廉，无毒无失火危价廉，无毒无失火危险险•缺陷：缺陷：•温温度高度高时时，，压压力力较较大大•100 oC100 oC：：0.1Mpa0.1Mpa•200 oC200 oC：：1.56Mpa1.56Mpa•水蒸汽加水蒸汽加热热方法：方法：•直接加直接加热热：鼓泡器：鼓泡器•间间接加接加热热：排除器：排除器与与疏水疏水阀阀的的应应用用•(2)(2)热热水水•一般用于一般用于100 oC100 oC以下，需高以下，需高温时温时，高，高压热压热水水•优优点：点：•得用二次得用二次热热源，源，节约节约能量能量•缺陷：缺陷：•给热给热系系数数低低•不不稳稳定定•（３〕高（３〕高温温有机物：有机物：400 oC400 oC•（４〕无机熔（４〕无机熔盐盐：：550 oC550 oC•（３〕其他：（３〕其他：•液体金液体金属属：：300-800 oC300-800 oC•烟道烟道气气：：1100 oC1100 oC•电电：：3000 oC3000 oC•9.4.2 9.4.2 冷却冷却剂剂和冷却和冷却过过程程•水：通常水：通常10-30 oC10-30 oC，地下水，地下水4-15 oC4-15 oC•循循环环水的使用水的使用•空空气气：：•冷冷冻盐冻盐水水: :•制冷制冷剂剂：：氨氨、、氟氟里里昂昂9.5 换热器安全技术•9.5.1 9.5.1 按按换热换热器的用途分器的用途分类类•加加热热器器•预热预热器器•过热过热器器•蒸蒸发发器器•再沸器再沸器•冷却器冷却器•冷凝器冷凝器•9.5.2 9.5.2 按按换热换热器器传热传热面形面形状状和和结构结构分分类类•管式管式换热换热器器•板式板式换热换热器器•特殊形式特殊形式换热换热器器•9.5.3 9.5.3 按按换热换热器所用材料分器所用材料分类类•金金属属材料材料换热换热器器•非金非金属属材料材料换热换热器器9.5.4 9.5.4 换热换热器器结结构与构与性能特点性能特点列管式换热器〔管壳式换热器）列管式换热器〔管壳式换热器）构造构造温差在温差在50℃以上时，要考虑温度补偿问题以上时，要考虑温度补偿问题温度补偿问题：换热器两端管板和壳体是连为一体的。

换热器两端管板和壳体是连为一体的其特点是结构简单、制造成本低，适用于壳体和管束温其特点是结构简单、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当壳体和管子之间的温差较大(60~70(60~70℃℃ ) )且壳体承受压且壳体承受压力不太高时，可采用补偿圈〔又称膨胀节）力不太高时，可采用补偿圈〔又称膨胀节）补偿圈补偿补偿圈补偿-----固定管板式换热器固定管板式换热器温度补偿问题：浮头补偿浮头补偿------浮头式换热器浮头式换热器U型管补偿型管补偿------U型管式换热器型管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用于壳体与管子间温差大的场合，但管内清洗比较困难用于壳体与管子间温差大的场合，但管内清洗比较困难 选用、设计原则设计方法及步骤：设计方法及步骤： 强化管式换热器：强化管式换热器： 翅翅片片管管式式------横横向向传传热热面面积积大大，，传传热热效效率率高高，，总总传传热热系系数为光管的四至八倍。

数为光管的四至八倍其它类型的换热器其它类型的换热器板式换热器板式换热器板式换热器是由一组波纹金属板板式换热器是由一组波纹金属板组成组成, ,板上有孔板上有孔, ,供传热的两种流供传热的两种流体通过体通过. .金属板片安装在一个侧面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有固定板和活动压紧板的框架内, ,并用夹紧螺栓夹紧并用夹紧螺栓夹紧. .板式换热器作为一种新型、高效、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节能的换热设备已越来越在众多领域广泛应用领域广泛应用, ,并且有逐步取代其并且有逐步取代其它类型之趋势它类型之趋势. . 螺旋板换热器：螺旋板换热器：▲传热效率高　　传热效率为列管式换热器的1~3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冷入冷入冷出冷出热入热入热出热出冷入冷入冷出冷出热入热入热出热出•9.5.5 9.5.5 换热换热器安全器安全运运行分析行分析传热过程的强化传热过程的强化用用较较少少的的传传热热面面积积或或较较小小的的设设备备完完成成同同样样的的传传热热任任务务〔〔设设计计）），，或或力求使换热设备在单位时间、单位面积传递的热量尽可能地大。

力求使换热设备在单位时间、单位面积传递的热量尽可能地大。