冷凝器文獻綜述_共3頁.docx

1、文獻綜述一、前言在過程工業(yè)生產(chǎn)中，合理而有效地利用熱（冷）量是十分重要的。為了實現(xiàn)工藝物料間的熱量傳遞，人們常采用各種類型的換熱器，它是化工、煉油、動力、食品、冶金、制藥等諸多行業(yè)部門廣泛應(yīng)用的一種工藝設(shè)備。對于迅速發(fā)展的化工、石油化工來說，換熱器尤為重要。在化工廠中，換熱設(shè)備的投資約占總投資的 15%。在煉油廠中，換熱器約占全部工藝設(shè)備投資的40%。換熱器設(shè)計的先進性、合理性，運轉(zhuǎn)的可靠性和熱量回收的經(jīng)濟性等，將直接影響到產(chǎn)品的質(zhì)量、產(chǎn)量和成本。在過程工業(yè)生產(chǎn)中，進行著各種不同的換熱過程，其主要作用是使熱量由溫度較高的流體向溫度較低的流體傳遞，使流體溫度達到工藝規(guī)定的指標(biāo)，以滿足生產(chǎn)過程的需

2、要。此外，換熱設(shè)備也是回收余熱、廢熱特別是低品位熱能的有效裝置。換熱器是實現(xiàn)不同介質(zhì)之間能量交換的通用設(shè)備，其研究和應(yīng)用受到世界各國的普遍重視，是傳熱技術(shù)中最活躍的研究領(lǐng)域之一。按 換熱設(shè) 備的用途可分為加熱器、預(yù)熱器、過熱器、蒸發(fā)器、再沸器、冷卻器、冷凝器。其中冷凝器用于冷凝飽和蒸汽，使之放出潛熱而凝結(jié)液化。二、常用的冷凝器(1) 盤管冷凝器盤管冷凝器是直接火滴水祛松脂加工廠經(jīng)常用的一種冷凝冷卻設(shè)備，一般用紫銅管彎成，其特點是制造簡單，容易檢修，管外水垢容易清洗，但總傳熱系數(shù)較低，換熱量小，只適用于產(chǎn)量不大的工廠。(2)列管式冷凝器常用的有三種形式，一為浮頭補償冷凝器，另一種形式為“ U形”

3、冷卻器。這兩種冷凝器一般都是用直徑 20-25 毫米的紫銅管用脹管法固定在花板上，外殼用普通鋼板制造?？紤]到紫銅管的熱脹冷縮較鋼材大，因此采用浮頭式或 “U形”管結(jié)構(gòu)，使列管能自由收縮尸避免因材質(zhì)不同而脹裂。浮頭補償冷凝器一般用于松節(jié)油和水蒸汽的冷凝， "U" 形冷卻器則多用于冷凝液的冷卻。這種列管式冷凝器，水在管間走，流速慢，很易結(jié)垢，有時甚至被泥沙充滿，清洗困難，影響傳熱效果。三是固定管板式冷凝器，它是由許多管子組成管束，管束兩端通過焊接或脹接固定在兩塊管板上，管板與筒體采用焊接連接在一起的一種形式。其特點是： 在同樣殼體直徑內(nèi)，布管最多。使其結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，制造費用低

4、； 兩端管板固定，當(dāng)管束與殼體的壁溫或材料線膨脹系數(shù)相差較大時，為了吸收熱膨脹差，需要在換熱器上設(shè)置柔性元件（如膨脹節(jié)、撓性管板等）以降低溫差應(yīng)力； 殼程設(shè)置法蘭盤，適用于耐泄漏的場合； 由于管束不能拉出，殼程、管程清洗不方便，管間不能機械清洗。固定管板換熱器適用于殼程介質(zhì)清潔，不易結(jié)垢；管程需要清洗或殼程雖有污垢，但能進行溶液清洗，以及管、殼程兩側(cè)溫差不大或溫差較大，但殼程壓力不高的場合。1(3)螺旋板式冷凝器螺旋板式冷凝器是用 1.5-2.0 毫米厚的不銹鉚板卷成。通道內(nèi)一邊是松節(jié)油和水的混合蒸汽，另一邊是冷卻水。它的特點是體積小，結(jié)構(gòu)緊湊，傳熱效率高，松節(jié)油和水蒸汽的冷凝冷卻都可在一個設(shè)

5、備內(nèi)完成。這種冷凝器通道小，冷卻水流速高，不易結(jié)垢，可以長時間在較高的傳熱系數(shù)下運行。三、冷凝器的設(shè)計1、冷凝器的選型選擇不同形式的冷凝器，其水泵和風(fēng)機的耗能不同，同時造成的冷凝 壓力差異又影響到壓縮機壓縮過程的功耗和制冷效果，因此冷凝器的選型，應(yīng)引起足夠的關(guān)注。冷凝器的選擇主要取決于當(dāng)?shù)氐乃?、水質(zhì)、水溫、氣候條件及有關(guān)技術(shù)規(guī)范要求等因素，通常以節(jié)能為原則。綜合考慮投資與運轉(zhuǎn)費用后，應(yīng)按下面的原則選用冷凝器：（1）冷凝器的冷凝面積應(yīng)能滿足制冷裝置實際運行的最大負荷工況要求，并有一定的裕量；（2）冷凝器的數(shù)量與制冷機配套，不考慮備用；（3）對配有冷卻塔的水冷卻臥式殼冷凝器因為水溫差不可能達到

6、68 攝氏度，故循環(huán)水量要加大，阻力降增加，可采用減少流程的方法來降低流速；（4）從目前水資源較緊來看，建議在內(nèi)陸地區(qū)選用蒸發(fā)式冷凝器。2、冷凝器材料的選擇二甲胺能與氧化劑接觸猛烈反應(yīng)，因此具有強烈的腐蝕性。所以為了防止腐蝕，選用 0Cr18Ni9 不銹鋼材料。由于二甲胺走殼程，因此換熱器殼體、管板和換熱管材料均需采為不銹鋼 0Cr18Ni9。本設(shè)計的重點是不銹鋼的管板。不銹鋼具有耐腐蝕性、耐高溫、花費較高等特點。3、冷凝器流程的選擇本課題設(shè)計冷凝器介質(zhì)為二甲胺和水，考慮到蒸汽量不是很大，且二甲胺通過汽化潛熱交換熱量，換熱能力要求較高，所以采用逆流法操作。根據(jù)換熱器所在工藝流程，熱流介質(zhì)為二甲

7、胺，入口為氣態(tài)， 49.96，出口為液態(tài)，由于入口溫度即為二甲胺沸點，交換的熱量為介質(zhì)的汽化潛熱，故二甲胺出口溫度為 49.96。冷流介質(zhì)為水，水的入口溫度為 33，吸收熱量后出口溫度為 43。采用多程換熱就是為了提高裝置的經(jīng)濟性，但是在本文換熱溫差不是很大的情況下，過多的管程數(shù)在經(jīng)濟性上將得不償失。因此本流程設(shè)計中采用常用的四管程隔板進行熱量交換的方法，降低了系統(tǒng)的能耗指標(biāo)。4、冷熱流體的管殼程分配本設(shè)計擬采用一殼程四管程的固定管板式換熱器，下面考慮冷熱流在管、殼程的分配。2本設(shè)計采用二甲胺蒸氣走殼程，由換熱器頂部加入，底部流出。由于采用逆流操作，冷凝水由底部進入管程。由于冷凝水與蒸氣溫差不

8、大，但是可以改變蒸氣的相，所以傳熱效果較好。二甲胺走殼程的原因有兩個：（1） 二甲胺為氣態(tài)，熱量交換后變?yōu)橐簯B(tài)，走殼程可以便于液態(tài)二甲胺流 出換熱設(shè)備。（2）由于二甲胺有腐蝕性，對材料的要求比較高，因此二甲胺走殼程可以節(jié)省設(shè)備投資。四、結(jié)論通過查閱大量的圖書資料、檢索各種相關(guān)的學(xué)術(shù)文獻和期刊，對換熱器的種類和類型進行了調(diào)查和總結(jié)。詳細介紹了幾種典型結(jié)構(gòu)的換熱器，確定本論文的研究路線和內(nèi)容。介紹了換熱器設(shè)計中的流程選擇，針對本文設(shè)計條件確定了流程以及設(shè)備。確定了換熱器的設(shè)計方案。根據(jù)介質(zhì)特點選用了合適的換熱器材料。對冷熱介質(zhì)在管、殼程進行了分配。因而，本文為二甲胺處理量為 3000kg/h 的冷

9、凝器進行設(shè)計提供了理論基礎(chǔ)，為畢業(yè)設(shè)計后續(xù)工作指明了方向。五、參考文獻1 鄭津洋，董其伍，桑芝富 . 過程設(shè)備設(shè)計 M. 北京 : 化學(xué)工業(yè)出版社 ,2008.2 楊世銘，陶文銓 . 傳熱學(xué) M. 北京 : 高等教育出版社， 2006.3 張木全，云智勉 . 化工原理 M. 華南理工大學(xué)出版社， 20084 王非，化工壓力容器設(shè)計 M. 化學(xué)工業(yè)出版社， 2005.5 朱聘冠 . 換熱器原理及計算 . 清華大學(xué)出版社， 2002.6 鄒根南 . 制冷裝置及其自動化 . 機械工業(yè)出版社， 2003.7 全國壓力容器標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會換熱設(shè)備分委員會， GB151-1999，管殼式換熱器，背景：學(xué)苑

10、出版社， 1999.8 錢頌文 . 換熱器設(shè)計手冊 . 化學(xué)工業(yè)出版社 . 2001.9 董大勤 . 化工設(shè)備機械基礎(chǔ) M. 化學(xué)工業(yè)出版社 ,2005.10 楊崇麟 . 板式換熱器工程設(shè)計手冊 M. 機械工業(yè)出版社 ,1998.11 吳指南 .基本有機化工工藝學(xué) .化學(xué)工業(yè)出版社 ,1992.12 管殼式換熱器第 1 版，北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社 ,2002.13 王明明，蔡仰華，徐桂容壓力容器安全技術(shù)第 1 版，北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 2004 .14 錢頌文 . 換熱器設(shè)計手冊 M. 北京 : 化學(xué)工業(yè)出版社 ,2004.15 Luo Y R ,Benson S W.A new electronegativity scale for the correlation of heats of formation .1.Alky 1 derivativess J Phys Chem， 1988.16Cas