化工設(shè)備基礎(chǔ)知識(shí)換熱設(shè)備PPT課件

1、化工設(shè)備基礎(chǔ)知識(shí) 緒論 第一章 化工設(shè)備常用材料 第二章 內(nèi)壓容器和外壓容器 第三章 化工設(shè)備主要零部件 第四章 換熱設(shè)備 第五章 塔設(shè)備 第六章 反應(yīng)設(shè)備 第七章 加熱爐和廢熱鍋爐 第八章 油 罐 第1頁(yè)/共48頁(yè)第四章 換熱設(shè)備 概 述 換熱設(shè)備分類直接接觸式 蓄熱式 間壁式其它類型換熱設(shè)備：為滿足特殊工藝要求而設(shè)計(jì)，具有 特殊結(jié)構(gòu)，用特殊材料制造。 石墨換熱器、聚四氟乙烯換熱器、熱管換熱器等 管殼式換熱器 第2頁(yè)/共48頁(yè)換熱設(shè)備概述 實(shí)現(xiàn)物料之間熱量傳遞的節(jié)能設(shè)備。是化工、石油、輕工、食品、動(dòng)力、制藥、冶金等許多工業(yè)部門中廣泛應(yīng)用的一種工藝設(shè)備。 對(duì)換熱設(shè)備的要求 滿足特定的工藝條件

2、傳熱效果好、傳熱面積大、流體阻力小、合理實(shí)現(xiàn)所規(guī)定的工藝條件。保證結(jié)構(gòu)合理、運(yùn)行安全可靠。制造、維修方便，操作簡(jiǎn)單。成本較低，經(jīng)濟(jì)合理。 第3頁(yè)/共48頁(yè)直接接觸式換熱設(shè)備 冷熱兩種流體直接接觸，在相互混合過程中進(jìn)行換熱。 冷卻塔、氣壓冷凝器 傳熱效果高，傳熱面積大，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜。 用于工藝上允許兩種流體混合的場(chǎng)合。第4頁(yè)/共48頁(yè)蓄熱式換熱設(shè)備 讓兩種溫度不同的流體先后交替通過一種固體填料（蓄熱體）的表面。 熱流體流過蓄熱 冷流體流過帶走熱 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜， 兩介質(zhì)少量混合，傳 熱面積大。 適宜 氣氣熱交換 回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器 第5頁(yè)/共48頁(yè)間壁式換熱設(shè)備 利用間壁將冷熱流體隔開，

3、傳熱。 應(yīng)用廣 管式換熱設(shè)備 結(jié)構(gòu)堅(jiān)固、操作彈性大、使用材料范圍廣； 換熱效率、設(shè)備結(jié)構(gòu)的緊湊性、金屬消耗量 板面式換熱設(shè)備 通過板面?zhèn)鳠?螺旋板式換熱器板式換熱器板翅式換熱器板殼式換熱器傘板式換熱器第6頁(yè)/共48頁(yè)管式換熱設(shè)備（一） 蛇管式換熱器 用于需要傳熱面積不大的場(chǎng)合 高壓流體 沉浸式 噴淋式第7頁(yè)/共48頁(yè)管式換熱設(shè)備（二） 套管式換熱器 用于所需傳熱面積不大的場(chǎng)合 高溫、高壓、小流量流體第8頁(yè)/共48頁(yè)管式換熱設(shè)備（三） 列管式換熱器（管殼式）第9頁(yè)/共48頁(yè)螺旋板式換熱器 兩塊板卷制焊接而成 適用于液-液、 氣-液流體換熱 對(duì)高粘度流體、含有固 體顆粒的懸浮液尤為合適優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)緊

4、湊，傳熱效率高；制造簡(jiǎn)單；材料利用率高； 流體單通道螺旋流動(dòng)，有自沖刷作用，不易結(jié)垢； 可呈全逆流流動(dòng)，傳熱溫差小。缺點(diǎn)：焊接質(zhì)量，檢修較困難，質(zhì)量大，剛性差。第10頁(yè)/共48頁(yè)板式換熱器 冷熱流體在同一 塊板的兩側(cè)流過優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)緊湊、傳熱效率高、使用靈活、清洗和維修方便、 能準(zhǔn)確控制換熱溫度。缺點(diǎn)：密封周邊太長(zhǎng)，不易密封，滲漏的可能性大；承壓能 力低；使用溫度受密封墊片材料耐溫性能的限制不宜 過高；流道狹窄，易堵塞，處理量小；流動(dòng)阻力大。第11頁(yè)/共48頁(yè)板翅式換熱器 氣-氣 氣-液 液-液 冷凝、蒸發(fā)優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)緊湊、輕巧（鋁），傳熱效率高，適應(yīng)性廣。缺點(diǎn)：流道小、易堵塞、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價(jià)高、

5、不易清洗、 難以檢修等。 用于低溫或超低溫的場(chǎng)合第12頁(yè)/共48頁(yè)板殼式換熱器 介于管殼式和板式換熱器之間的換熱器 用于加熱、冷卻、蒸發(fā)、冷凝等過程組成：板束、殼體優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)緊湊、傳熱效率 高、壓力降小、容易 清洗。缺點(diǎn)：焊接質(zhì)量要求高 第13頁(yè)/共48頁(yè)傘板式換熱器 由板式換熱器演變而來，以傘狀板片代替平板片。 適合于液-液、液-蒸汽的熱交換 用于處理量小、工作壓力和溫度較低的場(chǎng)合。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，板片間易 密封，傳熱效率高。缺點(diǎn)：流道小、易堵塞。第14頁(yè)/共48頁(yè)管殼式換熱器 組成：殼體、管束、 管板、折流擋板、管箱、封頭 分類固定管板式 圖片浮頭式 U形管式 圖片填料函式 管殼式換熱器主

6、要結(jié)構(gòu) 小結(jié) 作業(yè) 第15頁(yè)/共48頁(yè)第16頁(yè)/共48頁(yè)第17頁(yè)/共48頁(yè)固定管板式換熱器 管板與殼體固定連接 僅用于管束和殼體溫差不大的情況 優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、便宜 缺點(diǎn)：管外不能進(jìn)行機(jī)械清洗清潔流體 膨脹節(jié)熱補(bǔ)償 第18頁(yè)/共48頁(yè)浮頭式換熱器 一端管板與殼體固定，另一端管板不連浮頭 熱脹冷縮 適用于管壁與殼壁溫差大，管束空間需經(jīng)常清洗的場(chǎng)合 整個(gè)管束可從殼體中拆卸下來 第19頁(yè)/共48頁(yè)U形管式換熱器 進(jìn)口、出口在同一管板的兩側(cè)自由收縮優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能耐高溫、高壓缺點(diǎn)：管束不易清洗，管板利用率低（彎曲半徑） 用于溫差變化大、高溫（T500） 或高壓（P10MPa）的場(chǎng)合第20頁(yè)/共

7、48頁(yè) 管子數(shù)目少每根管子與管板單獨(dú)填料函密封 管子數(shù)目多在浮動(dòng)處用整體填料函密封優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，清洗、維修方便缺點(diǎn)：填料函不耐高壓，殼程介質(zhì)可能通過填料函泄漏 不用于易燃、易爆、有毒和貴重介質(zhì)填料函式換熱器第21頁(yè)/共48頁(yè)管殼式換熱器主要結(jié)構(gòu) 換熱器與管板的連接結(jié)構(gòu) 換熱管的選擇和排列管 板換熱管與管板連接 殼體與管板的連接 折流板與擋板 折流板 支持板旁路擋板 管箱與接管 膨脹節(jié) 第22頁(yè)/共48頁(yè)換熱管的選擇和排列 一般用無縫鋼管，為了強(qiáng)化傳熱，可用其它形式 材料：根據(jù)工藝條件和介質(zhì)腐蝕性來選擇 金屬材料：碳鋼、不銹鋼、銅、鋁等 非金屬材料：石墨、陶瓷、聚四氟乙烯 在管板上的排列方式

8、第23頁(yè)/共48頁(yè)在管板上的排列方式正三角形：最普遍，可排最多管數(shù)，管外不易清洗 第24頁(yè)/共48頁(yè)第25頁(yè)/共48頁(yè)第26頁(yè)/共48頁(yè)管 板 重要受力元件，基本結(jié)構(gòu)： 作用：連接換熱器，將管程和殼程分隔 材料：低碳鋼、低合金鋼、不銹鋼、合金鋼、 復(fù)合鋼板第27頁(yè)/共48頁(yè)換熱管與管板連接 強(qiáng)度脹接 強(qiáng)度焊接 脹焊結(jié)合：用于密封性能要求較高、承受疲勞或 振動(dòng)載荷、有間隙腐蝕的場(chǎng)合。強(qiáng)度脹接加密封焊 輔助性防漏 承載、保證密封強(qiáng)度焊接加貼脹 消除間隙 承載、保證密封第28頁(yè)/共48頁(yè)強(qiáng)度脹接 利用脹管器進(jìn)行，迫使換熱管擴(kuò)張產(chǎn)生塑性變形，與管板貼合。 P設(shè)4 MPa T設(shè) 300第29頁(yè)/共48頁(yè)

9、強(qiáng)度焊接 加工簡(jiǎn)單，連接強(qiáng)度高 T設(shè)300 或 P設(shè)4 MPa 第30頁(yè)/共48頁(yè)第31頁(yè)/共48頁(yè)強(qiáng)度焊接加貼脹 先焊后脹為宜理由：脹管時(shí)需要用潤(rùn)滑油，脹后難以清洗，焊時(shí)焊 縫中的油污在高溫下生成氣體，易產(chǎn)生氣孔。第32頁(yè)/共48頁(yè)殼體與管板的連接 不可拆連接 焊接，用于固定管板式換熱器中 可拆連接 法蘭連接，用于其它換熱器中 第33頁(yè)/共48頁(yè)殼體與管板的可拆連接第34頁(yè)/共48頁(yè)折 流 板 作用：殼程流體的流速、 流動(dòng)程度、傳熱 效率、 殼程流體的傳熱系數(shù)、結(jié)垢 類型弓形圓盤-圓環(huán)形 結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不便于清洗 用于壓力較高、物料清潔的場(chǎng)合 固定方式 第35頁(yè)/共48頁(yè)弓形折流板第36頁(yè)/共4

10、8頁(yè)第37頁(yè)/共48頁(yè)第38頁(yè)/共48頁(yè)折流板的固定方式 用拉桿和定距管固定 拉桿直徑10mm 數(shù)量4根 焊接 第39頁(yè)/共48頁(yè)第40頁(yè)/共48頁(yè)支 持 板 折流板 折流、支持 若工藝要求無折流板，且換熱器無支撐跨距超過規(guī)定時(shí)，應(yīng)增設(shè)一定數(shù)量的支持板，防管的撓度過大。 支持板的尺寸、形狀按折流板 例：管外徑10mm，最大無支撐跨度 800mm 管外徑14mm，最大無支撐跨度 1100mm 管外徑25mm，最大無支撐跨度 1900mm 第41頁(yè)/共48頁(yè)旁路擋板 作用： 迫使殼程流體通過管束與管程流體進(jìn)行換熱，防止殼程邊緣介質(zhì)短路而降低傳熱效率。 第42頁(yè)/共48頁(yè)管 箱 管內(nèi)流體進(jìn)出的空間，使管程流體均勻地分配與集中 結(jié)構(gòu)與換熱器是否需要清洗和是否需要分程有關(guān)第43頁(yè)/共48頁(yè)第44頁(yè)/共48頁(yè)接 管 流體進(jìn)、出口接管 接管的一般要求接管應(yīng)與殼體內(nèi)表面平齊接管應(yīng)盡可能沿殼體的徑向或軸向設(shè)置接管與外部管線可采用焊接連接設(shè)計(jì)溫度高于或等于300時(shí)，必須采用整體法蘭注：不能利用接管進(jìn)行放氣和排液時(shí)，