化機(jī)董晨慧論文教材

1、太原化學(xué)工業(yè)公司職工大學(xué)大 專 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) （論 文）題 目 列管式換熱器概述指導(dǎo)教師 雷_亞_玲學(xué)生姓名 董_晨_惠專業(yè) _化_工_設(shè)_備_與_機(jī)_械學(xué)生學(xué)號(hào) 2015年10月 17日管式換熱器概述摘要 列管式換熱器是目前化工及酒精生產(chǎn)上應(yīng)用最廣的一種換熱器。它主要由殼體、 管板、換熱管、封頭、折流擋板等組成。所需材質(zhì) ，可分別采用普通碳鋼、紫銅、或 不銹鋼制作。列管式換熱器的特點(diǎn)是換熱面積大 ,結(jié)構(gòu)堅(jiān)固 ,操作彈性大，材料廣泛，便 于清潔，適合大型裝置。其換熱器在化工行業(yè)帶來的效益非常的明顯。但是，換熱器滲 漏也是最為常見的設(shè)備管理問題，滲漏主要是腐蝕造成的，少部分是由于換熱器選型和

2、換熱器本身的制造工藝缺陷，列管式換熱器的腐蝕形式基本有兩種：電化學(xué)腐蝕和化學(xué) 腐蝕。列管式換熱器在制作時(shí)，管板與列管的焊接一般采用手工電弧焊，焊縫形狀存在 不同程度的缺陷，如凹陷、氣孔、夾渣等，焊縫應(yīng)力的分布也不均勻。其問題解決的方 法可以通過引入福世藍(lán)高分子復(fù)合材料的耐腐蝕性和抗沖刷性， 通過提前對(duì)新?lián)Q熱器的 保護(hù)，這樣不僅有效治理了新?lián)Q熱器存在的焊縫和砂眼問題，更避免了使用后化學(xué)物質(zhì) 腐蝕換熱器金屬表面和焊接點(diǎn)，在以后的定期維修時(shí)，也可以涂抹福世藍(lán)高分子復(fù)合材 料來保護(hù)裸露的金屬，從而有效的保護(hù)了換熱器使用的壽命。關(guān)鍵詞：化機(jī)；列管式換熱器；應(yīng)用；滲漏目錄第一章 列管式換熱器的介紹 1 一

3、、列管式換熱器的參數(shù)和系列標(biāo)準(zhǔn)1 二、列管式換熱器的特點(diǎn)與結(jié)構(gòu)1 第二章 列管式管熱器換熱的原理和清洗 2 一、列管式換熱器的原理2 二、列管式換熱器的清洗2 第三章 列管式換熱器的應(yīng)用范圍 3 一、民用使用換熱器3 二、工業(yè)使用換熱器3 第四章 列管式換熱器在使用中滲漏的原因和解決方法 5 參考文獻(xiàn) 7- II -第一章 列管式換熱器的介紹概述列管式換熱器是一種通用的標(biāo)準(zhǔn)換熱設(shè)備。它主要由殼體、管板、換熱管封頭、折 流擋板等組成。由于金屬材料的熱導(dǎo)率大，所需材質(zhì)可分別采用普通碳鋼、紫銅、或不 銹鋼制作。它是通過管子壁面進(jìn)行傳熱的，列管式換熱器根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可分：固定管板 式換熱器、浮頭式換熱器

4、、 U 形管式換熱器、填料函式換熱器這四種。一、列管式換熱器的參數(shù)和系列標(biāo)準(zhǔn)列管式換熱器由殼體、管束、管板、折流擋板和封頭組成。一種流體在管內(nèi)流動(dòng)， 其行程稱為管程；另一種流體在管外流動(dòng)，其行程稱為殼程。管束的壁面即為傳熱面。(1) 列管式換熱器的參數(shù)有： 1、換熱面積 SN 2、公稱直徑 DN 3、公稱壓力PN4、換熱管規(guī)定 5、換熱管長(zhǎng)度 L 6、管子數(shù)量 n 7、管程數(shù) Np(2) 列管式換熱器型號(hào)表示方法：BEM273-1.0-7.7-3.0/25-1 流程數(shù)為 1 換熱管尺寸 25mm 換熱管管長(zhǎng) 3000mm換熱器傳熱面積 7.7設(shè)計(jì)壓力 1.0MPa殼體直徑 273mm換熱器結(jié)構(gòu)

5、型式 (BEM 為固定管板式 )、列管式熱器的特點(diǎn)和構(gòu)造1、列管式換熱器的特點(diǎn)列管式換熱器的特點(diǎn)是殼體和管板直接焊接，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊。在同樣的殼體直徑 內(nèi)，排管較多。管式換熱器具有易于制造、成本較低、處理能力大、換熱表面清洗比較 方便、可供選用的結(jié)構(gòu)材料廣闊、適應(yīng)性強(qiáng)、可用于調(diào)溫調(diào)壓場(chǎng)合等優(yōu)點(diǎn)，由于兩管板 之間有管子相互持撐，管板得到加強(qiáng)，故在各種列管換熱器中它的管板最薄，其造價(jià)比 較低，因此得到了廣泛應(yīng)用2、列管式換熱器的構(gòu)造列管式換熱器主要由殼體、管束、管板和頂蓋等部件組成。管束安裝在殼體內(nèi)，兩 端固定在管板上，管板分別焊在外殼的兩端，并在其上連接有頂蓋，頂蓋和殼體上裝有 流體進(jìn)、出口接管

6、，沿著管長(zhǎng)的方向，常常裝有一系于列垂直于管束的擋板，進(jìn)行換熱 時(shí)，一種流體由頂蓋的進(jìn)口管進(jìn)入。 通過平行管束的管內(nèi)， 從另一端頂蓋出口接管流出， 稱管程另一端流體則有殼體的接管進(jìn)入。在殼體與管束間的空隙流過，而由另一接管流 出，成為殼程。管束的表面積既為傳熱面積，流體一次通過管城，一次通過殼程的程為 單殼程。列管式換熱器傳熱面積較大時(shí)，管子數(shù)目則較多，為了提高管程流體的流速，常將 全部管子平均分隔成若干組，使流體在管內(nèi)往返經(jīng)過多次的稱為多管程。為了提高殼程 流體的速度，往往在殼體內(nèi)安裝一定數(shù)目與管束相垂直的折流板，這樣既可提高流體的 速度，同時(shí)迫使殼程流體按規(guī)定的路徑多次錯(cuò)流通過管束，使瑞動(dòng)程

7、度增加，常用的擋 板有圓缺形和圓盤形兩種，前者應(yīng)用較為廣泛。第二章 列管式式換熱器的的原理以及清洗一、列管式換熱器換熱的原理換熱器中流體的相對(duì)流向一般有順流和逆流兩種。順流時(shí)，入口處兩流體的溫差最 大，并沿傳熱表面逐漸減小。逆流時(shí)，沿傳熱表面兩流體的溫差分布較均勻。在冷、熱 流體的進(jìn)出口溫度一定的條件下，當(dāng)兩種流體都無相變時(shí)，以逆流的大，換熱器的傳熱 面積減??；若傳熱面積不變，采用逆流時(shí)可使加熱或冷卻流體的消耗量降低。前者可節(jié) 省設(shè)備費(fèi)，后者可節(jié)省操作費(fèi)，故在設(shè)計(jì)或生產(chǎn)使用中應(yīng)盡量采用逆流換熱。二、列管式換熱器的清洗換熱器經(jīng)過一段時(shí)間的運(yùn)行，傳熱面上會(huì)產(chǎn)生污垢，使傳熱系數(shù)大大降低而影響傳 熱效

8、率，因而必須定期對(duì)換熱器進(jìn)行清洗。由于清洗的困難程度隨著垢層的厚度增大而 增大，所以清洗的間隔不宜過長(zhǎng)。換熱器清洗有三種方法：化學(xué)清洗、機(jī)械清洗、高壓水清洗。由于化學(xué)清洗劑一般 呈酸性，多少對(duì)設(shè)備都有一次腐蝕，進(jìn)行酸洗時(shí)要注意對(duì)酸液的成分和酸洗的時(shí)間要控 制好，換熱器要無滲漏，酸洗時(shí)要注意安全。機(jī)械清洗常用于堅(jiān)硬的垢層、結(jié)焦或其他 沉積物，但只能清洗清洗工具能夠到達(dá)的之處， 列管式換熱器清洗時(shí)要卸下管內(nèi)的封頭， 清洗的工具有刮刀、竹板、鋼絲刷、尼龍刷等。前兩種清洗不到的可以用高壓水清洗。第三章 列管式換熱器的應(yīng)用范圍列管式換熱器已廣泛應(yīng)用于民用、石油、化工、電力、醫(yī)藥、食品、造 紙、輕工、 制

9、鹽、焦化、制冷、海水淡化換熱等部門，可用于加熱、冷卻、蒸發(fā)、冷凝、余熱回收 等各種情況一、民用換熱器用途1：集中供熱、板式換熱器應(yīng)其結(jié)構(gòu)緊湊，操作維護(hù)簡(jiǎn)便，傳熱效率高等特點(diǎn)，已成為城市集中供 熱工程中換熱站的首選換熱產(chǎn)品，適用于水 -水換熱系統(tǒng)，汽 -水換熱系統(tǒng)及生活熱水供 應(yīng)系統(tǒng)，對(duì)合理分配熱能，提高熱管理水平起到重要作用。2：空調(diào)系統(tǒng)板式換熱器廣泛用于空調(diào)系統(tǒng)中冷凍水的換熱， 在冷卻塔與冷凝器之間靠近冷凝器 處安裝板式換熱器可以起到冷凝器的作用，防止設(shè)備腐蝕或堵塞，并可在過渡季節(jié)節(jié)省 冷水機(jī)組的運(yùn)行時(shí)間3：廢熱回收在各個(gè)領(lǐng)域內(nèi)，每天均有大量的熱量隨著廢棄的熱介質(zhì)（如排放的生活熱水，洗浴 熱

10、水，工藝?yán)鋮s水等）而排放入周圍大氣環(huán)境中，造成了能源的巨大浪費(fèi)，由于板式換 熱器的投資成本低，熱效率高，對(duì)冷熱介質(zhì)的溫差要求極低，可將廢熱回收轉(zhuǎn)換為二次 可利用熱能，并將其用于預(yù)熱工況中 ,具有良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。、工業(yè)換熱器用途化學(xué)工業(yè)：主要有乙炔氣生產(chǎn)時(shí)來降低溫度， 從我在乙炔站學(xué)習(xí)中來講解雙程換熱器的工作原 理。電石水解后生成的乙炔氣從發(fā)生器頂部輸出，進(jìn)入預(yù)冷器，通過預(yù)冷器內(nèi)四組噴淋 器的降溫和洗滌后，乙炔氣進(jìn)入正水封，乙炔從正水封出來后進(jìn)入冷卻器，（乙炔氣從 冷卻器的頂部進(jìn)入，頂部排出，冷卻器為雙程列管式換熱器。）從發(fā)生器輸出50-85經(jīng)過冷卻以后溫度降低到 30-40的乙炔氣一

11、部分經(jīng)過總管道送到下道工序。從而換熱 器的作用就起到的降溫的作用。結(jié)構(gòu)如下圖所示 1。圖1：列管式換熱器，直徑 1000mm、高度 7200mm、管數(shù) 710根，管程為雙程第四章 列管式熱器在使用中滲漏的原因和解決的辦法一、列管式換熱器滲漏解析換熱器滲漏是換熱器使用中最為常見的設(shè)備管理問題，滲漏主要是腐蝕造成，少部 分是由于換熱器選型和換熱器本身的制造工藝缺陷， 列管式換熱器的腐蝕形式基本有兩 種：電化學(xué)腐蝕和化學(xué)腐蝕。列管式換熱器在制作時(shí)，管板與列管的焊接一般采用手工 電弧焊，焊縫形狀存在不同程度的缺陷，如凹陷、氣孔、夾渣等，焊縫應(yīng)力的分布也不 均勻。使用時(shí)管板部分一般與工業(yè)冷卻水接觸，而工

12、業(yè)冷卻水中的雜質(zhì)、鹽類、氣體、微 生物都會(huì)構(gòu)成對(duì)管板和焊縫的腐蝕。這就是我們常說的電化學(xué)腐蝕。研究表明，工業(yè)水 無論是淡水還是海水，都會(huì)有各種離子和溶解的氧氣，其中氯離子和氧的濃度變化，對(duì) 金屬的腐蝕形狀起重要作用。另外，金屬結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度也會(huì)影響腐蝕形態(tài)。因此，管 板與列管焊縫的腐蝕以孔蝕和縫隙腐蝕為主。從外觀看，管板表面會(huì)有許多腐蝕產(chǎn)物和積沉物，分布著大小不等的凹坑。以海水 為介質(zhì)時(shí)，還會(huì)產(chǎn)生電偶腐蝕?；瘜W(xué)腐蝕就是介質(zhì)的腐蝕，換熱器管板接觸各種各樣的 化學(xué)介質(zhì)，就會(huì)受到化學(xué)介質(zhì)的腐蝕。另外，換熱器管板還會(huì)與換熱管之間產(chǎn)生一定的 雙金屬腐蝕。一些管板還長(zhǎng)期處于腐蝕介質(zhì)的沖蝕中。尤其是固定管板

13、換熱器 , 還有溫 差應(yīng)力 , 管板與換熱管聯(lián)接處極易泄漏 ,導(dǎo)致?lián)Q熱器失效 2。綜上所述，影響換熱器管板腐蝕的主要因素有：（1）介質(zhì)成分和濃度： 濃度的影響不一， 例如在鹽酸中， 一般濃度越大腐蝕越嚴(yán)重。 碳鋼和不銹鋼在濃度為 50%左右的硫酸中腐蝕最嚴(yán)重，而當(dāng)濃度增加到 60%以上時(shí)，腐 蝕反而急劇下降；（2）雜質(zhì)：有害雜質(zhì)包括氯離子、硫離子、氰離子、氨離子等，這些雜質(zhì)在某些情 況下會(huì)引起嚴(yán)重腐蝕；（3）溫度：腐蝕是一種化學(xué)反應(yīng)，溫度每提升 10，腐蝕速度約增加 13倍，但也有例外；（4）pH值：一般 pH值越小，金屬的腐蝕越大；（5）流速：多數(shù)情況下流速越大，腐蝕也越大。二、列管式換熱器

14、滲漏解決通常大多數(shù)企業(yè)的做法就是盡量采購質(zhì)量高的換熱器，經(jīng)過細(xì)心維護(hù)，讓換熱器壽 命盡可能的延長(zhǎng)，不可避免的出現(xiàn)滲漏以后，就會(huì)被迫停機(jī)堆焊， 24人需要幾天時(shí)間 才能修復(fù)完成，如果企業(yè)高薪聘請(qǐng)的高級(jí)焊工，還能保證換熱器繼續(xù)使用一段時(shí)間，如 果焊工的技術(shù)一般，那么就會(huì)造成更多的漏點(diǎn)甚至報(bào)廢，企業(yè)不得不更換新的換熱器， 這是由于此種傳統(tǒng)方法造成的種種弊端，完全不能保證企業(yè)的安全連續(xù)性生產(chǎn)，因此， 眾多企業(yè)積極尋求新技術(shù)解決換熱器滲漏問題， 通過引入福世藍(lán)高分子復(fù)合材料的耐腐 蝕性和抗沖刷性，通過提前對(duì)新?lián)Q熱器的保護(hù)。這樣不僅有效治理了新?lián)Q熱器存在的焊 縫和砂眼問題，更避免了使用后化學(xué)物質(zhì)腐蝕換熱器金屬表面和焊接