換熱器技能培訓(xùn)教案ppt課件

1、換熱器換熱器一、概述一、概述 在煉油、化工消費中，絕大多數(shù)的工藝在煉油、化工消費中，絕大多數(shù)的工藝過程都有加熱、冷卻和冷凝的過程，這些過過程都有加熱、冷卻和冷凝的過程，這些過程總稱為換熱過程。傳熱過程的進(jìn)展需求一程總稱為換熱過程。傳熱過程的進(jìn)展需求一定的設(shè)備來完成，這些使傳熱過程得以實現(xiàn)定的設(shè)備來完成，這些使傳熱過程得以實現(xiàn)的設(shè)備就稱之為換熱設(shè)備。據(jù)統(tǒng)計，在煉油的設(shè)備就稱之為換熱設(shè)備。據(jù)統(tǒng)計，在煉油廠中換熱設(shè)備的投資占全部工藝設(shè)備總投資廠中換熱設(shè)備的投資占全部工藝設(shè)備總投資的的3540,由于絕大部分的化學(xué)反響或傳由于絕大部分的化學(xué)反響或傳質(zhì)傳熱過程都與熱量的變化親密相關(guān)，如反質(zhì)傳熱過程都與熱量

2、的變化親密相關(guān)，如反響過程中，有的要放熱，有的要吸熱，要維響過程中，有的要放熱，有的要吸熱，要維持反響的延續(xù)進(jìn)展，就必需排除多余的熱量持反響的延續(xù)進(jìn)展，就必需排除多余的熱量或補(bǔ)充所需的熱量；工藝過程中某些廢熱或或補(bǔ)充所需的熱量；工藝過程中某些廢熱或余熱也需求加以回收利用，余熱也需求加以回收利用，以降低本錢。另外，消費所得的油品或化工產(chǎn)品，需求將其冷卻或冷凝，以便儲存和運輸。以上這些與熱量有關(guān)的過程都需求運用換熱設(shè)備。運用換熱設(shè)備是為了到達(dá)加熱或冷卻的目的，假設(shè)將那些需求加熱的流體與需求冷卻的流體，經(jīng)過換熱設(shè)備相互換熱，既可回收熱量，又可降低冷卻水的耗費。綜上所述，換熱設(shè)備是煉油、化工消費中不可

3、短少的重要設(shè)備。換熱設(shè)備在動力、原子能、冶金及食品等其他工業(yè)部門也有著廣泛的運用。 二、比較換熱設(shè)備的目的二、比較換熱設(shè)備的目的 效率要高。效率高就要求其傳熱系數(shù)大，傳熱系數(shù)是指在單位效率要高。效率高就要求其傳熱系數(shù)大，傳熱系數(shù)是指在單位時間內(nèi)、單位面積上溫度每變化一度所傳送的熱量。時間內(nèi)、單位面積上溫度每變化一度所傳送的熱量。構(gòu)造緊湊。要使換熱設(shè)備的構(gòu)造緊湊就要求其比外表積大，比構(gòu)造緊湊。要使換熱設(shè)備的構(gòu)造緊湊就要求其比外表積大，比外表積是指單位體積的換熱設(shè)備所具有的傳熱面積，即傳外表積是指單位體積的換熱設(shè)備所具有的傳熱面積，即傳熱面積與換熱設(shè)備體積之比。熱面積與換熱設(shè)備體積之比。節(jié)省資料。

4、要做到此點要求其比分量要小，所謂比分量是指單節(jié)省資料。要做到此點要求其比分量要小，所謂比分量是指單位傳熱面積所耗用的金屬量，即換熱設(shè)備總金屬用量與傳位傳熱面積所耗用的金屬量，即換熱設(shè)備總金屬用量與傳熱面積之比。熱面積之比。壓力降要小。流體在設(shè)備中流動阻力小、壓力損失就小，節(jié)省壓力降要小。流體在設(shè)備中流動阻力小、壓力損失就小，節(jié)省動力、操作本錢降低。動力、操作本錢降低。要求構(gòu)造可靠、制造本錢低，便于安裝、檢修、運用周期長。要求構(gòu)造可靠、制造本錢低，便于安裝、檢修、運用周期長。由于要全面滿足上述要求是非常困難的，因此產(chǎn)生了各種各樣由于要全面滿足上述要求是非常困難的，因此產(chǎn)生了各種各樣的換熱器，以順

5、應(yīng)各種特定的工藝條件。的換熱器，以順應(yīng)各種特定的工藝條件。三、換熱器的分類三、換熱器的分類 換熱設(shè)備的分類方法很多，現(xiàn)將幾種常換熱設(shè)備的分類方法很多，現(xiàn)將幾種常見的分類方法引見如下：見的分類方法引見如下：1、按用途分類：分為熱交換器、冷凝器、蒸、按用途分類：分為熱交換器、冷凝器、蒸發(fā)器、加熱器及冷卻器等五類。發(fā)器、加熱器及冷卻器等五類。1熱交換器：兩種不同溫度的介質(zhì)進(jìn)展熱量熱交換器：兩種不同溫度的介質(zhì)進(jìn)展熱量交換，使一種介質(zhì)降溫而另一種介質(zhì)升溫，交換，使一種介質(zhì)降溫而另一種介質(zhì)升溫，以滿足各自的需求。以滿足各自的需求。2冷凝器：兩種不同溫度的介質(zhì)進(jìn)展熱量交冷凝器：兩種不同溫度的介質(zhì)進(jìn)展熱量交換

6、，其中一種介質(zhì)由汽態(tài)被冷凝成液態(tài)。換，其中一種介質(zhì)由汽態(tài)被冷凝成液態(tài)。3蒸發(fā)器：與冷凝器的操作剛好相反，兩種介質(zhì)中的一種介質(zhì)由液體被蒸發(fā)成汽體。4加熱器：只單純的完成一種介質(zhì)的加熱升溫的操作。5冷卻器：假設(shè)熱量不回收利用，完成用冷卻劑如水、空氣來冷卻另外一種介質(zhì)的操作的換熱器稱為冷卻器。如用空氣作為冷卻劑的換熱器稱為空氣冷卻器，簡稱空冷器。2、按資料分類：分為金屬資料和非金屬資料換熱器。3、按構(gòu)造分類：分為管殼式換熱器和板式換熱器。1管殼式換熱器：特點是圓形的外殼中裝有管束。一種介質(zhì)流經(jīng)換熱管內(nèi)的通道及其相貫穿部分稱為殼程。它可分為:浮頭式換熱器、U型管式換熱器、套管式換熱器、固定管板式換熱器

7、等。2板式換熱器：它是由壓成各種外形的薄板組成傳熱面的，冷、熱兩種介質(zhì)分別在相鄰兩板之間流動。常見的板式換熱器有平板式換熱器、傘板式換熱器、螺旋板式換熱器及板殼式換熱器。板式換熱器的傳熱效率雖然較高，但由于其強(qiáng)度低，密封性能差，故其運用遭到了限制。因此，在石油、化工工業(yè)中運用較多的是管殼式換熱器，它已被當(dāng)成傳統(tǒng)的換熱設(shè)備來加以運用。四、管殼式換熱器的總體構(gòu)造四、管殼式換熱器的總體構(gòu)造1、管殼式換熱器的總體構(gòu)造以及特點、管殼式換熱器的總體構(gòu)造以及特點1浮頭式換熱器浮頭式換熱器浮頭式換熱器的一端管板是固定的。與殼體剛浮頭式換熱器的一端管板是固定的。與殼體剛性銜接，另一端管板是活動的，與殼體之性銜接

8、，另一端管板是活動的，與殼體之間并不相連?；顒庸馨逡粋?cè)總稱為浮頭，間并不相連?；顒庸馨逡粋?cè)總稱為浮頭，浮頭式換熱器的管束可從殼體中抽出，故浮頭式換熱器的管束可從殼體中抽出，故管外壁清洗方便，管束可在殼體中自在伸管外壁清洗方便，管束可在殼體中自在伸縮，所以無溫差應(yīng)力；但構(gòu)造復(fù)雜、造價縮，所以無溫差應(yīng)力；但構(gòu)造復(fù)雜、造價高，且浮頭處假設(shè)密封不嚴(yán)會呵斥兩種流高，且浮頭處假設(shè)密封不嚴(yán)會呵斥兩種流體混合。浮頭式換熱器適用于冷熱流體溫體混合。浮頭式換熱器適用于冷熱流體溫差較大普通冷流進(jìn)口與熱流進(jìn)口溫差可差較大普通冷流進(jìn)口與熱流進(jìn)口溫差可達(dá)達(dá)110，介質(zhì)易結(jié)垢需求清洗的場所。，介質(zhì)易結(jié)垢需求清洗的場所。在煉

9、油廠中運用的各類管殼式換熱器中浮在煉油廠中運用的各類管殼式換熱器中浮頭式最多。頭式最多。 總體構(gòu)造圖浮頭式換熱器和冷凝器，可采用內(nèi)導(dǎo)流或外導(dǎo)流構(gòu)造，管內(nèi)均可接受高壓。內(nèi)導(dǎo)流換熱器構(gòu)造圖內(nèi)導(dǎo)流換熱器構(gòu)造圖外導(dǎo)流換熱器構(gòu)造圖外導(dǎo)流換熱器構(gòu)造圖內(nèi)導(dǎo)流筒與外導(dǎo)流筒換熱器的區(qū)別內(nèi)導(dǎo)流筒與外導(dǎo)流筒換熱器的區(qū)別、內(nèi)導(dǎo)流筒換熱器是在換熱器的、內(nèi)導(dǎo)流筒換熱器是在換熱器的殼程筒體內(nèi)設(shè)置了內(nèi)導(dǎo)流筒使換熱殼程筒體內(nèi)設(shè)置了內(nèi)導(dǎo)流筒使換熱器的前或后端未加導(dǎo)流筒前難以利器的前或后端未加導(dǎo)流筒前難以利用換熱的換熱管得以充分利用，從用換熱的換熱管得以充分利用，從而增大換熱器的有效換熱面積。而增大換熱器的有效換熱面積。、外導(dǎo)流式

10、換熱器是在原換熱器、外導(dǎo)流式換熱器是在原換熱器的殼程筒體上添加一個放大筒節(jié)用的殼程筒體上添加一個放大筒節(jié)用以分散殼程流體，并使流體從換熱以分散殼程流體，并使流體從換熱器殼程的兩端進(jìn)入殼程，從而防止器殼程的兩端進(jìn)入殼程，從而防止了在換熱器布管時思索布管弓形的了在換熱器布管時思索布管弓形的高，而使添加了同規(guī)格上換熱器的高，而使添加了同規(guī)格上換熱器的布管數(shù)目并有效利用了換熱器前后布管數(shù)目并有效利用了換熱器前后端的換熱管從而增大了有效換熱面端的換熱管從而增大了有效換熱面積。積。2固定管板式換熱器這類換熱器的構(gòu)造簡單，分量輕，造價較低，在一樣的殼層情況下，可較其他型式的列管換熱器多排一些傳熱管子。但是殼

11、體與管程之間的流體的溫差不能太大，因溫差太大時，會產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力，使管子與管板結(jié)合處松脫而產(chǎn)生走漏。此外這類換熱器因管板是固定的，所以在檢修，改換管子或清洗殼層時，都比較困難。此換熱器適用于殼程介質(zhì)不易結(jié)垢，或是有結(jié)垢但可進(jìn)展化學(xué)清洗的場所；殼壁與管壁因溫度差而引起的膨脹量之差不大，或膨脹差雖大但殼程壓力不高的情況。總體構(gòu)造圖3U型管式換熱器這種換熱器不同于固定管板式和浮頭式，只需一塊管板，換熱管作為U字形、兩端都固定在同一塊管板上；管板和殼體之間經(jīng)過螺栓固定在一同。這種換熱器構(gòu)造簡單、造價低，管束可在殼體內(nèi)自在伸縮，無溫差應(yīng)力，也可將管束抽出清洗且還省了一塊管板；但U形管管內(nèi)清洗困難且管子

12、改換也不方便，由于U形彎管半徑不能太小，故與其他管殼式換熱器相比布管較少，構(gòu)造不夠緊湊。它適用于冷熱流體溫差較大、管內(nèi)走清潔不易結(jié)垢的高溫、高壓、腐蝕性較大的流體的場所?？傮w構(gòu)造圖4釜式換熱器這種換熱器的殼體直徑普通為管束直徑的1.52.0倍，管束偏置于殼體的下方，液面淹沒管束，使管束上部構(gòu)成一定的汽液分別空間。此換熱器多用來做蒸發(fā)器、分餾塔的重沸器或簡單的廢熱鍋爐。根據(jù)需求，管束可以是固定管板型、浮頭型或U型管型。5折流桿管殼式換熱器折流桿管殼式換熱器 折流桿換熱器主要特點是：殼程不再設(shè)置折流折流桿換熱器主要特點是：殼程不再設(shè)置折流板，而由折流桿組成的折流圈來替代折流板，既對板，而由折流桿組

13、成的折流圈來替代折流板，既對管子起支撐作用，又對流體起擾動作用，藉以到達(dá)管子起支撐作用，又對流體起擾動作用，藉以到達(dá)強(qiáng)化傳熱的目的。強(qiáng)化傳熱的目的。 折流桿管殼式換熱器的構(gòu)造特點：折流桿換熱折流桿管殼式換熱器的構(gòu)造特點：折流桿換熱器的中心部分是由一系列焊有折流桿的折流圈組成器的中心部分是由一系列焊有折流桿的折流圈組成折流圈籠。圖折流圈籠。圖5-1為折流圈的表示圖。圖為折流圈的表示圖。圖5-2那么為那么為折流圈籠和管板的組裝圖。折流圈籠和管板的組裝圖。圖5-1 折流圈的表示圖1殼體； 2折流圈； 3折流桿dbi、db0、d0分別為折流圈的內(nèi)徑、外徑和殼體內(nèi)徑 圖5-2 折流圈籠和管板的組裝圖 從

14、以上兩圖可以看出折流桿是均勻地焊在折流圈上，每一個折流圈側(cè)相隔一定的間隔，按一定陳列分別焊接在拉桿上，從而構(gòu)成一個折流圈籠。折流桿可以是圓形、方形或長方形。通常相鄰兩個折流圈的折流桿其方向是相互垂直的，即假設(shè)前一個折流圈的折流桿是垂直布置的，那么后一個折流圈的折流桿就為程度布置。傳熱管穿過折流圈時可以有不同的情況，例如可以是兩根折流桿中間夾一根傳熱管子，也可以是兩根折流桿之間夾兩根傳熱管。而且前后折流圈的折流桿與傳熱管之間也可以有不同的組合情況。 例如前面折流圈的折流桿是程度地支撐第1、3、5-排傳熱管，隨后一個折流圈的折流桿那么是垂直地支撐第2、4、6-排傳熱管，然后依次交替布置。當(dāng)然也可以

15、有其它的組合和布置方式，但不論何種布置方式都必需保證每根傳熱管能被四個折流圈的四根折流桿從四個方向?qū)⑵淅谓Y(jié)實定。折流圈中的折流環(huán)可以用圓桿、方桿或方條制造，其內(nèi)徑等于管束的外徑，其外徑那么等于殼體內(nèi)徑減去設(shè)計規(guī)范所規(guī)定的間隙。折流環(huán)的方式有桿式、板式和帶式三種。其中板式折流環(huán)的徑向厚度大于縱向厚度，而帶式折流環(huán)的徑向厚度小于縱向厚度。優(yōu)點：、不易發(fā)生誘導(dǎo)振動損失； 、傳熱死區(qū)小，傳熱效率提高20%以上； 、壓降?。?、抗垢性能優(yōu)良； 、有強(qiáng)化冷凝的機(jī)理； 、適用于換熱器大型化，特別是在核電換熱器運用；適用于冷凝、沸騰場所的換熱器； 、適用于緊縮機(jī)級間冷卻和煙氣預(yù)熱器。缺陷：、在低雷諾數(shù)Re600

16、0液相、Re10000氣相熱效率較低；、造價提高35%。 6雙弓形板換熱器 構(gòu)造方式 雙弓形板換熱器與通常運用的單弓形板換熱器相比，僅在于折流板外形的不同。雙弓形折流板由A、B兩種構(gòu)造組成。6雙弓形板換熱器雙弓形板換熱器 性能特點性能特點 雙弓形板換熱器的管束由相鄰兩種折流板組成雙弓形板換熱器的管束由相鄰兩種折流板組成支撐件，流體呈順錯流流動，從而抑制了普通單支撐件，流體呈順錯流流動，從而抑制了普通單弓形板換熱器的殼程流體，在流動中的弓形板換熱器的殼程流體，在流動中的180度轉(zhuǎn)度轉(zhuǎn)彎所呵斥的死區(qū)、阻力大、易震動等缺陷。在一彎所呵斥的死區(qū)、阻力大、易震動等缺陷。在一樣殼程壓力降下，雙弓形板換熱器

17、殼程流體的流樣殼程壓力降下，雙弓形板換熱器殼程流體的流速普通可提高速普通可提高1. 5倍以上，從而強(qiáng)化了傳熱。經(jīng)倍以上，從而強(qiáng)化了傳熱。經(jīng)過管束的阻力僅為單弓形扳換熱器的過管束的阻力僅為單弓形扳換熱器的1/51/8，因此減少板間距和殼徑來提高流速是常用手段。因此減少板間距和殼徑來提高流速是常用手段。7螺旋折流板換熱器螺旋折流板換熱器 螺旋折流板換熱器是管殼式換熱器的一種方式。每塊折流板占1/4的橫截面積，呈螺旋狀自進(jìn)口至出口方向逐一布置。折流板對換熱器中心線堅持一定的傾斜角度，四塊折流板完成360。內(nèi)的旋轉(zhuǎn)，這樣在殼體內(nèi)構(gòu)成延續(xù)的螺旋，使流體流動接近柱塞流動。7螺旋折流板換熱器螺旋折流板換熱器

18、螺旋折流板換熱器根本原理及折流板方式 螺旋折流板換熱器的提出基于這樣一種思想:經(jīng)過改動殼側(cè)折流板的布置 ，使殼側(cè)流體呈延續(xù)的螺旋狀流動。因此 ，理想的折流板布置應(yīng)該為延續(xù)的螺旋曲面。但是 ，螺旋曲面加工困難 ，而且換熱管與折流板的配合也較難實現(xiàn).思索到加工上的方便 ，采用一系列的扇形平面板(稱之為螺旋折流板)替代曲面相間銜接 ，在殼側(cè)構(gòu)成近似螺旋面 ，使殼側(cè)流體產(chǎn)生近似延續(xù)螺旋狀流動。普通來說 ，出于加工方面的思索，一個螺距取 24 塊折流板 ，相鄰折流板之間有延續(xù)搭接和交錯搭接兩方式 ，按流道又可分為單螺旋和雙螺旋兩種構(gòu)造。 性能特點： 與普通的弓形折流板換熱器相比，螺旋折流板換熱器有以下的

19、性能改良： 衡量換熱效果好壞的綜合效益系數(shù)(即傳熱速率與壓力降的比值)有較大的提高： ABB公司以水一水為介質(zhì)，進(jìn)展普通弓形折流板和螺旋折流板的傳熱與壓力降實驗對比，結(jié)果為：(a)螺旋折流板換熱器殼程傳熱系數(shù)約提高1.8倍；(b)壓力降減少約4.5倍。殼程流體流動形狀的改動： 弓形折流板使殼程流體根本上處于橫穿管子的錯流流動，在90度轉(zhuǎn)彎處易有固體顆粒堆積和結(jié)垢產(chǎn)生。而螺旋折流板每塊折流板僅占1/4橫截面積，與中心線有一定角度的傾斜。折流板按一定的間距和不同方位相繼陳列，使殼程流體呈旋轉(zhuǎn)柱塞流動。這就消除了流動死區(qū)，減少了固體顆粒堆積和結(jié)垢的生成。由于沒有橫穿管間的流動，因此即使在較高的流速下

20、也不易引起管子的振動。 較低的壓力降允許流體提高流速，以使膜傳熱系數(shù)有較大的提高： 由于殼程壓力降僅為普通弓形折流板的1/4-1/5，故可以允許介質(zhì)高速流過從而強(qiáng)化傳熱效果。在滿足管程需求的同時，可以盡量提高殼程流動速度來提高膜傳熱系數(shù)。這樣，螺旋折流板換熱器需求精心設(shè)計，尋求適宜的殼徑與管長的比例，以到達(dá)提高總傳熱速率、減少換熱面積的目的。對于限制殼程壓力降的設(shè)備，在利用原有殼徑的根底上，螺旋折流板換熱器可以發(fā)揚本身優(yōu)勢。8螺紋鎖緊環(huán)換熱器螺紋鎖緊環(huán)換熱器，其構(gòu)造主要由管箱、殼體、管束、管箱蓋、固定環(huán)、螺紋鎖緊環(huán)、壓緊環(huán)、密封安裝等零部件組成。普通設(shè)計壓力820 MPa，設(shè)計溫度300550

21、，資料為2.25Cr-1Mo+347L或15CrMoR+321，是目前高壓換熱器設(shè)計難度高，制造難度大的換熱設(shè)備，螺紋鎖緊環(huán)換熱器構(gòu)造復(fù)雜，金屬耗量大，機(jī)加工配合件較多。密封構(gòu)造密封構(gòu)造螺紋鎖緊環(huán)螺紋鎖緊環(huán) 1 -管箱殼體； 2-固定螺栓； 3-固定螺栓； 4-管箱蓋； 5-墊片壓板； 6-固定環(huán)； 7-螺紋鎖緊環(huán)；8-壓緊環(huán)； 9-管程墊片； 10-壓環(huán)； 11-內(nèi)法蘭； 12-管程開口接納； 13-密封安裝； 14-管板； 15-傳熱管； 16-殼體； 17-殼程開口接納；18-殼程墊片；19-分程隔板； 20-內(nèi)部固定螺栓；21-內(nèi)套筒密封構(gòu)造密封構(gòu)造螺紋鎖緊環(huán)螺紋鎖緊環(huán)優(yōu)點：、構(gòu)造上平

22、安可靠； 、耐高溫、高壓，溫度550，壓力20MPa； 、密封性能好； 、構(gòu)造獨特； 、殼壁與管束壁溫差大，管束可自在伸縮，吸收膨脹差； 、可裝配、可清洗； 、耐硫化氫腐蝕缺陷：、構(gòu)造復(fù)雜，設(shè)計繁瑣； 、分量大，造價高；、零部件較多，密封要求高；、檢修、維修量大。 9環(huán)高壓換熱器 環(huán)高壓換熱器構(gòu)造由管箱、殼體、管束、環(huán)等零部件組成，與普通U型管換熱器構(gòu)造一樣，所不同的是密封墊片由環(huán)替代。其原理是：任務(wù)形狀下介質(zhì)進(jìn)入環(huán)中，由于小管子承壓高，故可接受壓力32MPa，由于采用0Cr18Ni11Ti耐溫可達(dá)550，由于操作過程中環(huán)中介質(zhì)存在，故墊片比壓可選擇為零，減少了螺栓預(yù)緊載荷而使螺柱直徑減小，減

23、少螺柱預(yù)緊時管板產(chǎn)生的載荷，減薄了管板的厚度，由此分量低，造價降低。優(yōu)點：、構(gòu)造簡單，設(shè)計簡單； 、密封平安可靠； 、耐高溫、高壓，溫度550，壓力32MPa； 、構(gòu)造獨特； 、殼壁與管束壁溫差大，可吸收熱膨脹； 、裝配方便，可清洗； 、采用流路分析法設(shè)計，傳熱效率提高20%以上；、耐硫化氫腐蝕； 、分量可比螺紋鎖緊環(huán)降低23%，鍛件耗量少，造價節(jié)省21%；、適用于832 MPa壓力的加氫換熱器、合成氨換熱器、化肥安裝廢鍋換熱器、巨毒介質(zhì)換熱器以及絕對保證無泄露的場所。缺陷： 環(huán)加工復(fù)雜，要求較高。 10、板式換熱器板式換熱器其構(gòu)造由板片、壓緊板、膠墊、支架等零部件組成，是一種傳熱效率高，占地

24、面積小，分量輕、構(gòu)造緊湊、維修、檢修、安裝較方便的換熱器。板片間采用膠墊密封或焊接。 1、板式換熱器的優(yōu)點 傳熱系數(shù)高：板式換熱器具有較高的傳熱系數(shù)，普通約為管殼式換熱器的2-5倍。主要緣由是流體在管殼式換熱器的殼程中流動時存在著折流板-殼體、折流板-換熱管、管束-殼體之間的旁路，經(jīng)過這些旁路的流體，沒有充分參與換熱。而板式換熱器，不存在旁路，而且板片的波紋能使流體在較小的流速下產(chǎn)生湍流，湍流效果明顯，(雷諾數(shù)約為200即為湍流)，故能獲得較高的傳熱系數(shù)。 末端溫差小：板式換熱器兩種流體可實現(xiàn)純逆流。在管殼式換熱器中，兩種流體分別在殼程和管程內(nèi)流動，總體上是錯流的流動方式，降低了對數(shù)平均溫差。

25、板式換熱器由于可實現(xiàn)溫度交叉，末端溫差可到達(dá)1 ；管殼式換熱器不能實現(xiàn)溫度交叉(即二次側(cè)出口溫度不能高于一次側(cè)的出口溫度)，末端溫差只能到達(dá)5。 污垢系數(shù)低板式換熱器內(nèi)的流體由于猛烈湍動呵斥對板面的沖刷，同時不銹鋼換熱面光滑，雜質(zhì)不易堆積；因此，板式換熱器的污垢系數(shù)遠(yuǎn)低于管殼式換熱器。板式換熱器的污垢系數(shù)約為管殼式換熱器的1/10。壓降低：板式換熱器板片相互疊放，不存在傳統(tǒng)管式換熱器管間距的限制，因此板式空冷器具有較大的流通面積，普通情況下，在一樣換熱面積時板式換熱器流通面積比管式換熱器大5倍，而且板的外表光滑，因此可降低壓力損失。構(gòu)造緊湊：由于板式空冷器單板換熱面積大，同時就緊湊度目的而言，

26、板式換熱器緊湊度約為220m2/m3，遠(yuǎn)大于列管式換熱器的78m2/m3。在換熱量一樣時，板式換熱器所需的換熱面積比管殼式換熱器小，其分量約為管殼式的1/5。板式換熱器的占地面積是管殼式換熱器的1/51/10。 容易實現(xiàn)大型化單板面積最大可達(dá)21m2，單臺板式換熱器的面積可達(dá)10000m2。 (2)板式換熱器的缺陷承壓才干相對較低焊接板式換熱器是一種新產(chǎn)品，構(gòu)造還未定型，受壓元件的計算仍在討論之中。目前還沒有成熟的設(shè)計規(guī)范。按目前的制造程度板式換熱器的最高任務(wù)壓力約為4MPa。 不宜用于易堵塞通道的介質(zhì)板式換熱器的板間通道較窄，普通為38mm，當(dāng)換熱介質(zhì)中含有較大的固體顆?；蚶w維物質(zhì)時，就容易

27、堵塞板間通道。對這種換熱場所采用焊接板式換熱器是不適宜的。板式換熱器的構(gòu)外型式1板片的方式板片是板式換熱器的傳熱元件，冷熱流體經(jīng)過板間構(gòu)成的流道完成熱交換。為了提高板式換熱器的傳熱效率，通常將板片壓制成不同外形的波紋。波紋的方式有程度平直波紋、斜波紋豎直波紋、球形波紋、人字形波紋和方形波紋。2板片資料選用的根本原那么 板片要具有良好的耐腐蝕性 板片資料的選用要思索進(jìn)入換熱器的介質(zhì)的腐蝕性。特別是要留意氯離子對不銹鋼引起的應(yīng)力開裂腐蝕。普通情況，對于氯離子腐蝕可按下述原那么選材： A、當(dāng)介質(zhì)中的氯離子濃度小于50mgL，溫度小于60，可選用304；B、當(dāng)介質(zhì)中的氯離子濃度小于200mgL，溫度小

28、于60時，可選用316；C、當(dāng)介質(zhì)中的氯離子濃度高于200mgL時，應(yīng)選用高級不銹鋼或鈦合金；板片資料應(yīng)具有耐高溫性能板式換熱器用于高溫條件時，板片資料必需具有耐高溫性能，如用于高溫?zé)煔庥酂峄厥障到y(tǒng)的板式換熱器，煙氣的溫度甚至高達(dá)1000。因此，在板式換熱器的板片資料就應(yīng)思索與運用溫度相應(yīng)的牌號。板片資料應(yīng)具備良好的加工性能：板式換熱器的板片須經(jīng)過壓制構(gòu)成不同的外形和深度的波紋。因此，對板片資料的金屬延展性有一定的要求。普通情況下，奧氏體不銹鋼都具很高的延展性，冷壓加工性能不會成為問題。用于焊接的板式換熱器的板片資料，還應(yīng)具有良好的焊接性能。板式換熱器構(gòu)造選型 板式換熱器的構(gòu)造可分為板框式(可

29、拆式)和板殼式兩大類。在石油化工安裝中，選用板式換熱器構(gòu)造方式時，要思索以下要素。 操作介質(zhì)的溫度：操作介質(zhì)的溫度對板式換熱器的構(gòu)造有決議性作用，當(dāng)介質(zhì)的操作溫度超越180 ，不應(yīng)采用墊片密封的可拆式板式換熱器，由于耐溫最好的墊片長期在180 以上的溫度下任務(wù)也會出問題。因此對介質(zhì)的溫度高于180 時，必需采用焊接式構(gòu)造的板式換熱器。操作的可靠性：石油化工安裝是長周期延續(xù)操作的，操作周期長達(dá)5年甚至更多。因此對設(shè)備的可靠性要求很高?；谶@點，應(yīng)采用全焊接的板式換熱器。操作介質(zhì)的黏稠度 當(dāng)操作介質(zhì)在任務(wù)溫度下黏度較大時，且任務(wù)溫度低于密封墊的許用溫度之下時，可采用可拆式板式換熱器，可有利于板片的

30、清洗和維護(hù)。2、管殼式換熱器的主要組合部件管殼式換熱器的主要組合部件有前端管箱，殼體和后端構(gòu)造包括管束三部分，詳細(xì)分類以及代號英文字母如下所示：3、換熱器型號的表示方法級換熱器管/殼程數(shù)，單殼程時寫公稱長度（），換熱管外徑（）公稱換熱面積（）管/殼程設(shè)計壓力（),壓力相等時只寫公稱直徑（），對于釜式重沸器用分?jǐn)?shù)表示，分子為管箱內(nèi)直徑，分母為圓筒內(nèi)直徑。第一個字母代表前端管箱型式第二個字母代表殼體型式第三個字母代表后端結(jié)構(gòu)型式現(xiàn)舉例闡明現(xiàn)舉例闡明浮頭式換熱器浮頭式換熱器平蓋管箱，公稱直徑平蓋管箱，公稱直徑500mm，管程和殼程設(shè)計，管程和殼程設(shè)計壓力均為壓力均為1.6MPa，公稱換熱面積，公稱換

31、熱面積54，較，較高級冷拔換熱管外徑高級冷拔換熱管外徑25mm，管長，管長6m，4管管程單殼程的浮頭式換熱器，其型號為：程單殼程的浮頭式換熱器，其型號為：AES500-1.6-54-6/25-4u 固定管板式換熱器u 封頭管箱，公稱直徑700mm，管程設(shè)計壓力2.5MPa，殼程設(shè)計壓力1.6MPa，公稱換熱面積200 ，較高級冷拔換熱管外徑25mm,管長9m，4管程單殼程的固定管板式換熱器，其型號為：u BEM700-2.5/1.6-200-9/25-4u U型管式換熱器u 封頭管箱，公稱直徑500mm，管程設(shè)計壓力4.0MPa，殼程設(shè)計壓力1.6MPa，公稱換熱面積75 ，較高級冷拔換熱管外

32、徑19mm,管長6m，2管程單殼程的U型管式換熱器，其型號為：u BIU500-4.0/1.6-75-6/19-2u 釜式重沸器u 平蓋管箱，管箱內(nèi)直徑600mm，圓筒內(nèi)直徑1200mm，管程設(shè)計壓力2.5MPa，殼程設(shè)計壓力1.0MPa，公稱換熱面積90，普通級冷拔換熱管外徑25mm,管長6m，2管程釜式重沸器，其型號為：u AKT-600/1200-2.5/1.0-90-6/25-2u 浮頭式冷凝器u 封頭管箱，公稱直徑1200mm，管程設(shè)計壓力2.5MPa，殼程設(shè)計壓力1.0MPa，公稱換熱面積610，普通級冷拔換熱管外徑25mm,管長9m，4管程單殼程的浮頭式冷凝器，其型號為：u BJ

33、S1200-2.5/1.0-610-9/25-4五、管殼式換熱器的主要零部件五、管殼式換熱器的主要零部件一換熱管及在管板上的陳列方式一換熱管及在管板上的陳列方式換熱管是管殼式換熱器的傳熱元件，它直接與換熱管是管殼式換熱器的傳熱元件，它直接與兩種介質(zhì)接觸，所以換熱管的外形和尺寸兩種介質(zhì)接觸，所以換熱管的外形和尺寸對傳熱有很大的影響。小管徑利于接受壓對傳熱有很大的影響。小管徑利于接受壓力，因此管壁較薄且在一樣的殼徑內(nèi)可以力，因此管壁較薄且在一樣的殼徑內(nèi)可以陳列較多的管子，使換熱器單位體積的傳陳列較多的管子，使換熱器單位體積的傳熱面積增大、結(jié)垢緊湊，單位傳熱面積金熱面積增大、結(jié)垢緊湊，單位傳熱面積金

34、屬耗量少，傳熱效率也稍高一些，但制造屬耗量少，傳熱效率也稍高一些，但制造費事，且小直徑管子易結(jié)垢，不易清洗。費事，且小直徑管子易結(jié)垢，不易清洗。所以普通對清潔流體用小直徑管子，粘性所以普通對清潔流體用小直徑管子，粘性較大的或污染的流體采用大直徑管子。我較大的或污染的流體采用大直徑管子。我國管殼式換熱器常用換熱管為：碳鋼、低國管殼式換熱器常用換熱管為：碳鋼、低合金鋼管有合金鋼管有192、 252.5、 383、 573.5；不銹鋼管有；不銹鋼管有252、 382.5。在一樣的傳熱面積的情況下，換熱管越長那么殼體、封頭的直徑和壁厚就越小，經(jīng)濟(jì)性越好；但換熱管過長，經(jīng)濟(jì)效果不再顯著且清洗、運輸、安裝

35、都不太方便。換熱管的長度規(guī)格有1.5、2.0、3.0、4.5、6.0、7.5、9.0、12.0m，在煉油廠所用的換熱器中最常用的是6m管長。換熱管普通都用光管，為了強(qiáng)化傳熱，也可用螺紋管、帶釘管及翅片管。換熱管在管板上的陳列方式有正三角形、轉(zhuǎn)角正三角形、正方形和轉(zhuǎn)角正方形等。如下圖。三角形排管多，構(gòu)造緊湊，但管外清洗不方便；正方形排管少，構(gòu)造不夠緊湊，但管外清洗較方便。普通在固定管板式換熱器中多用三角形陳列，浮頭式換熱器多用正方形陳列。二管板及換熱管的銜接管板普通采用圓形平板，在板上開孔并裝設(shè)換熱管，在多管程換熱器中管板上還設(shè)置分程隔板。管板還起分隔管程和殼程空間，防止冷熱流體混合的作用。管板

36、與換熱管間可采用脹接、焊接或二者并用的銜接方式。管板與換熱管的脹接銜接是利用管子與管板資料的硬度差選材時管板資料硬度要高于管子資料硬度，使管子在管孔中在脹管器的作用下直徑擴(kuò)展并產(chǎn)生塑性變形，而管板只產(chǎn)生彈性變形，在脹管后管板在彈性恢復(fù)力的作用下與管子外外表緊緊貼合在一同，到達(dá)密封和緊固銜接的目的，如下圖。脹接銜接構(gòu)造簡單、便于管子改換與修補(bǔ)，但不宜在高溫、高壓下任務(wù)。隨著溫度和壓力增高，脹接的密封性和結(jié)實性將逐漸下降。焊接銜接是將換熱管的端部與管板焊在一同，這種銜接方式工藝簡單、不受管子與管板資料硬度的限制，而且在高溫、高壓下仍能堅持良好的銜接密封性和結(jié)實性，所以在高溫、高壓下甚至某些壓力并不

37、太高的場所都運用焊接銜接，如下圖。焊接銜接的缺陷是只在管子端部與管板焊死，而沿管板厚度方向的大部分管段其外壁與管板之間存在環(huán)行間隙，在這些間隙中流體不流動，及易呵斥“間隙腐蝕，為消除間隙可采用脹接和焊接并用的銜接方式。三殼體及管板的銜接管殼式換熱器的殼體都是圓筒形的，直徑較小時用無縫鋼控制造，直徑較大時用鋼板卷制焊接而成；殼體所用資料及要求與普通的壓力容器一樣。不同類型的管殼式換熱器其殼體與管板的銜接方式不同，在固定管板式換熱器中，兩端管板均與殼體采用焊接銜接，這種銜接稱為管板與殼體的不可拆銜接；根據(jù)管板能否兼作法蘭其構(gòu)造不用，如下圖，多數(shù)情況下采用管板兼作法蘭的構(gòu)造。在浮頭式、U形管式換熱器

38、中固定端的管板與殼體采用可拆銜接，將管板夾持在殼體法蘭與管箱法蘭之間，這樣便于管束從殼體中抽出進(jìn)展清洗和維修，如下圖。四管箱管箱的作用是將進(jìn)入管程的流體均勻分布到各換熱管，把管內(nèi)流體聚集在一同送出換熱器。在多管程換熱器中，管箱還可經(jīng)過設(shè)置隔板起分隔作用。管箱構(gòu)造如下圖，其中圖a適用較清潔的介質(zhì)，因檢查管子及清洗時只能將管箱整體拆下，故不太方便；圖b在管箱上裝有平蓋，只需將平蓋拆下即可進(jìn)展清洗和檢查，所以工程運用較多，但資料耗費多；圖c是將管箱與管板焊成一體，這種構(gòu)造密封性好，但管箱不能單獨拆下，檢修、清洗都不方便，實踐運用較少。五折流板折流板是設(shè)置在殼體內(nèi)與管束垂直的弓形或圓盤圓環(huán)形平板，如下

39、圖。安裝折流板迫使殼程流體按照規(guī)定的途徑多次橫向穿過管束，既提高了流速又添加了湍流速度，改善了傳熱效果，在臥式換熱器中折流板還可起到支撐管束的作用。但在冷凝器中，由于冷凝傳熱系數(shù)與蒸汽在設(shè)備中的流動形狀無關(guān)，因此不需求設(shè)置折流板。六、高效傳熱管型 1、螺紋管 普通換熱管外壁軋制成螺紋狀的低翅片，用以添加外側(cè)的傳熱面積。翅片部分的最大外徑比管子兩端未軋翅片的光管直徑要小，翅片根部要小得更多。因此在與光管一樣的管間距下，凈錯流面積比光管顯著增大。 2、波紋管 橫紋波紋管是一種雙面強(qiáng)化傳熱的管型，內(nèi)外壁被軋成環(huán)狀波紋凸肋，其內(nèi)壁能改動流體邊境層的流動形狀，外壁能增大傳熱外表和擾動，到達(dá)雙面強(qiáng)化傳熱的

40、目的。 3、T形翅片管 T形翅片管用于強(qiáng)化殼程介質(zhì)的沸騰傳熱。以普通光滑換熱管為基管，采用無切削的滾扎工藝軋制而成。T形翅片管是靠坯管表層金屬的塑性變形而構(gòu)成翅片，因其外形類似英文字母T而得名。T形翅片管加工過程控制參數(shù)是螺距和翅片之間的開口度，目前常用的螺距為13mm、開口度為0.10.4mm、翅高在0.91.2mm之間。4、機(jī)械加工多孔外表管(MH管) 機(jī)械加工多孔外表強(qiáng)化沸騰傳熱管(簡稱MH管)，是寧波廣廈熱力成套設(shè)備2019年自主研制開發(fā)勝利的新管型。曾經(jīng)用于工業(yè)消費中，顯示出了優(yōu)良的傳熱性能和很好的穩(wěn)定性。MH管選用普通工業(yè)換熱管為基管，一次軋制成帶溝槽的多孔外表。MH管型的根本參數(shù)

41、：25mm3.0mm的換熱管，隧道開口度0.3mm；齒高0.9mm、齒距約1.5mm；橫切槽距1.2mm。管壁厚度2.7mm；孔穴密度56個/cm2。六、 換熱器中流動引起振動的分析1、流動誘發(fā)振動根本原理 換熱管是換熱器中細(xì)長的彈性元件，流體流人和流過管子引發(fā)振動是自然結(jié)果。在大多數(shù)換熱器中，振動的強(qiáng)度很低，不會呵斥問題。當(dāng)振動強(qiáng)度添加到會引起某些機(jī)械部件損壞時，振動就成問題了。換熱管根據(jù)不同的構(gòu)造和資料，呈現(xiàn)不同的振動頻率稱作自然頻率。這種振動強(qiáng)度用管子周期性運動來表示，從波峰到波峰運動的程度叫振幅。隨流速的添加使得振幅添加，當(dāng)誘發(fā)頻率與自然頻率一致時，會產(chǎn)生共振。管子在大振幅下長期振動導(dǎo)

42、致管子的機(jī)械破壞。機(jī)械損壞有幾種不同的機(jī)理而發(fā)生： 假設(shè)振動的振幅大到足以使相鄰管子彼此撞擊或撞擊殼體，管壁就會隨時間磨薄，最終開裂。管子撞擊會在其中部產(chǎn)生菱形的磨損，即發(fā)生碰撞損壞。 管子損壞的部位在穿過擋板的地方，為擋板損壞。由于折流板管孔比管外徑約大0.81.2mm，振動中的管子被擋板切割，會使管壁減薄，直到走漏。 由于疲勞而發(fā)活力械損壞，管子的反復(fù)彎曲會導(dǎo)致管材斷裂。疲勞損壞還會因腐蝕和沖蝕而加快。 管接頭損壞是管子與管板之間的接頭處，振動使脹接接頭脫開。即使是焊接方式，也發(fā)現(xiàn)伸出管板的管子，因管孔銳邊對管壁的切割作用而呵斥損壞。 當(dāng)殼程介質(zhì)為水蒸氣或氣體時，過大的操作噪聲在管箱內(nèi)能夠

43、引起聲振動。其特點是單調(diào)低頻的劇烈噪聲。 流動誘發(fā)振動的激振機(jī)理通常分為：漩渦分別或流動的周期性；湍流抖振；流體彈性不穩(wěn)定性和聲激振動。前三者當(dāng)激振頻率與管子頻率同步就產(chǎn)生振動呼應(yīng)。在流體橫流速度低于流體彈性不穩(wěn)定臨界速度時，不會發(fā)生流體彈性不穩(wěn)定振動。到達(dá)和超越臨界速度，就會發(fā)生不穩(wěn)定性振動形狀。 2、影響管子振動的參數(shù)1、管子的自然頻率2、外殼聲振3、流速3、流動誘發(fā)振動問題能夠的處理方法3.1能夠做的設(shè)計修正1、降低殼程流速 假設(shè)殼程流率是固定的，可經(jīng)過增大管心距來降低速度。在設(shè)計壓力降為約束條件時，這種處置很有吸引力，但是會使殼徑添加。2、改動管子布置角度 改動管子布置角度可以降低速度

44、和物流誘導(dǎo)振動的激發(fā)頻率，但是傳熱與壓力降會有所改動。3、添加管子的自然頻率 最為有效的方法是減少最長的末端支撐的長度。例如將TEMA規(guī)范中規(guī)范跨距長度最低值減少20，就可添加自然頻率50以上。改動管子材質(zhì)和添加壁厚也會起一定作用，但是不會大幅度地添加自然頻率。在制造管束期間，管子由于過軋而處于緊縮形狀，呵斥自然頻率減少。對控制U形管換熱器彎頭區(qū)的振動，在管子間打入棒、板或楔子來防止挪動，也可添加自然頻率，這些都是防止振動的有效措施。4、降低接納處的速度 可添加接納尺寸來降低速度。假設(shè)有防沖板，需求保證分開防沖板邊緣的速度不過分高。分布器是降低進(jìn)入管束流體流速的最有效方法。 5、改動折流板的類

45、型 折流板類型的改動往往可以處理振動問題，折流桿換熱器和螺旋折流板換熱器，曾經(jīng)勝利地處理了低壓力降換熱器中的振動問題。國內(nèi)皆已開發(fā)勝利，在工業(yè)消費中正逐漸擴(kuò)展運用。 3.2現(xiàn)場發(fā)生振動問題能夠的處理方法 首先要確定振動是由于殼程流體流動引起的，還是從某個外源誘發(fā)的。假設(shè)一定是物流誘導(dǎo)，有以下處理方法供參考。 (1)堵塞走漏管 不論走漏是什么緣由在呵斥的，對走漏管暫時的處理方法就是在管頭打入堵頭，以封鎖走漏管。 (2)降低殼程流率 降低殼程流率可以使物流引導(dǎo)的振動停頓。這種處置只需在操作允許的范圍內(nèi)，才可行。 (3)插入棒、鋼絲和楔子來加強(qiáng)管束 在管子之間插入繞帶和打人楔子來限制管束挪動，就可以

46、添加換熱器的自然頻率。在U形管換熱器的U形彎頭處，經(jīng)常運用這種方法。 (4)拆下窗口區(qū)的管子，構(gòu)成旁路 這樣可以降低橫流速度，足以控制振動。不過需求核實傳熱與壓力降的性能能否符合需求。 (5)改換防振動管束。七、管殼式換熱器流體經(jīng)過管程或殼程的選擇七、管殼式換熱器流體經(jīng)過管程或殼程的選擇 流體經(jīng)過換熱器時應(yīng)走管程還是走殼程，需求流體經(jīng)過換熱器時應(yīng)走管程還是走殼程，需求思索多方面要素，不能提出一定的規(guī)那么。但總思索多方面要素，不能提出一定的規(guī)那么。但總的原那么是有利傳熱、防止腐蝕、減少阻力、不的原那么是有利傳熱、防止腐蝕、減少阻力、不易結(jié)垢、便于清掃。易結(jié)垢、便于清掃。腐蝕性介質(zhì)走管程，以免使管程和殼程材質(zhì)都遭到腐腐蝕性介質(zhì)走管程，以免使管程和殼程材質(zhì)都遭到腐蝕。蝕。有毒介質(zhì)走管程，這樣走漏的時機(jī)就少一些。有毒介質(zhì)走管程，這樣走漏的時機(jī)就少一些。流量小的流體走管程，以便選擇理想的流速，流量大流量小的流體走管程，以便選擇理想的流速，流量大的流體宜走殼程。的流體宜走殼程。高溫、高壓流體走管程，因管子直徑較小可接受較高高溫、高壓流體走管程，因管子直徑較小可接受較高的壓力。的壓力。容易結(jié)垢的流體在固定管板式和浮頭式換熱器中走管程，在U形管式換熱器中走殼程，這樣便于清洗和除垢；假設(shè)是在冷卻器中，普通是冷卻水走管程、被冷卻流體