換熱設(shè)備精品課件

1、換熱設(shè)備第1頁，共53頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)35分，星期四 一、間壁式換熱器的主要類型 間壁式換熱器可分為管式換熱器和板面式換熱器兩大類。 1管式換熱器 管式換熱器是以管子作為傳熱元件的傳熱設(shè)備。常用的管式換熱器有套管式、蛇管式、螺旋管式和管殼式。第2頁，共53頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)35分，星期四(1)套管式換熱器第3頁，共53頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)35分，星期四 套管式換熱器由兩根不同直徑、同心組裝的直管和連接內(nèi)管的U形彎管所組成,進(jìn)行換熱的兩種流體分別進(jìn)入內(nèi)管和內(nèi)、外管的環(huán)形通道進(jìn)行換熱(通常采用逆流方式)。當(dāng)需要較大傳熱面積時，可將幾段套管串聯(lián)排列。第4頁，

2、共53頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)35分，星期四套管式換熱器第5頁，共53頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)35分，星期四優(yōu)點(diǎn)：傳熱效果好，結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，管內(nèi)不易堵塞，且便于拆卸和清洗。缺點(diǎn)：單位傳熱面積的金屬消耗量大，阻力降大，管子接頭多，易漏。套管式換熱器多用于流量較小而壓力較高的兩流體傳熱，常用作冷卻器和冷凝器。第6頁，共53頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)35分，星期四(2)蛇管式換熱器蛇管式換熱器由彎曲成蛇形的管子組成。蛇管的彎曲形狀有折曲形、螺旋形、方形、盤形等形狀。 蛇管的材料常有鋼管、有色金屬管、陶質(zhì)管、石墨管等。蛇管式換熱器有沉浸式和噴淋式兩種結(jié)構(gòu)。第7頁，共53頁，

3、2022年，5月20日，0點(diǎn)35分，星期四結(jié)構(gòu)形式管束和水箱兩大部分組成。管束沉浸在盛有流動冷水的水箱內(nèi)，當(dāng)熱流流經(jīng)管束時，熱量被管外流動的冷水帶走而使溫度降低。 優(yōu)點(diǎn)在短期停電斷水時，仍能工作一段時間。且結(jié)構(gòu)簡單，造價低，制造、安裝、清洗和檢修方便 缺點(diǎn)單位傳熱面積的金屬消耗量大，占用空間大，管外易結(jié)垢，傳熱系數(shù)低，并易對空氣和水造成污染 水浸式冷卻器（箱式冷卻器）第8頁，共53頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)35分，星期四水浸式冷凝冷卻器第9頁，共53頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)35分，星期四噴淋式冷卻器是將蛇管成排固定在鋼架上，被冷卻介的流體在管內(nèi)流動，冷卻水直接噴淋在管外表面上，水

4、在管壁上形成薄膜易蒸發(fā)且水的汽化潛熱較大，冷卻效果好。噴淋式冷卻器第10頁，共53頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)35分，星期四優(yōu)點(diǎn)：傳熱效率高，水的用量少，檢修和清洗也方便。缺點(diǎn)：體積較大，緊湊性差，管壁長期受風(fēng)吹雨淋，易腐蝕。噴淋式冷卻器第11頁，共53頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)35分，星期四(3)螺旋管式換熱器 螺旋管式換熱器是由一組或多組纏繞成螺旋狀的管子置于殼體之中制成的。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)緊湊、傳熱面比直管大，溫差應(yīng)力小；缺點(diǎn)：管內(nèi)的清洗較困難，可用于較高粘度的流體加熱或冷卻。第12頁，共53頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)35分，星期四 (4)管殼式換熱器（列管式換熱器） 管殼式換

5、熱器是由圓柱形殼體和安裝在殼體內(nèi)的許多管子組成的管束構(gòu)成的。管殼式換熱器是間壁式換熱設(shè)備中應(yīng)用最多的一種結(jié)構(gòu)形式。 第13頁，共53頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)35分，星期四(3) 管殼式換熱器主要特點(diǎn)：堅(jiān)固、易于制造、成本低、選材方便；可靠、處理能力大，適應(yīng)范圍廣；傳熱效率、金屬耗量和結(jié)構(gòu)緊湊性等一般；應(yīng)用非常廣泛，耐高壓、高溫第14頁，共53頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)35分，星期四管殼式換熱器第15頁，共53頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)35分，星期四列管式換熱器第16頁，共53頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)35分，星期四 2板面式換熱器 板面式換熱器的傳熱元件是板面，由于結(jié)

6、構(gòu)上的特點(diǎn)，使流體在較低的流速下能達(dá)到湍流狀態(tài)，從而強(qiáng)化了傳熱作用。其傳熱性能優(yōu)于管式換熱器。 常用的結(jié)構(gòu)形式有板式換熱器、螺旋板換熱器、板翅式換熱器、板殼式換熱器等。第17頁，共53頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)35分，星期四 (1) 板式換熱器 板式換熱器由固定端板、活動端板、傳熱板片、密封墊片、壓緊和定位裝置等構(gòu)成。 板式換熱器的板面通常做成波形以增加剛度和流體湍流程度，在板片的四周粘貼墊片，墊片的作用：一是為了密封；二是隔出兩板片之間的流體通道。 優(yōu)點(diǎn)：板式換熱器結(jié)構(gòu)緊湊，傳熱效率高，便于組裝和拆卸，清洗、除垢方便； 缺點(diǎn)：流道狹窄，處理量小，密封圈也長，流動阻力大，承壓能力差，適應(yīng)

7、溫差和壓力都不大的場合。第18頁，共53頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)35分，星期四由傳熱板片、密封墊片和壓緊裝置組成。第19頁，共53頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)35分，星期四第20頁，共53頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)35分，星期四板式換熱器板片第21頁，共53頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)35分，星期四板式換熱器工作原理示意圖第22頁，共53頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)35分，星期四板式換熱器是以波紋板作為換熱元件，其傳熱系數(shù)比管殼式換熱器高24倍，結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕、節(jié)省材料、操作靈活性大，適用范圍廣。一般使用壓力在1.6MPa以下，使用溫度不超過150，可用于加

8、熱、冷卻、冷凝、蒸發(fā)等過程。 第23頁，共53頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)35分，星期四(2)螺旋板式換熱器 螺旋板換熱器由螺旋板、頂蓋、接管口等組成。螺旋板由兩張卷制成螺旋狀的金屬板制成。優(yōu)點(diǎn)：螺旋板式換熱器結(jié)構(gòu)緊湊(單位體積內(nèi)傳熱面積是管殼式換熱器的23倍)，傳熱效率高(可達(dá)管殼式換熱器的2倍)有自沖刷作用，不易結(jié)垢；缺點(diǎn)：不能承受高壓，適用于粘性流體或含有固體顆粒的懸浮液的換熱。第24頁，共53頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)35分，星期四第25頁，共53頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)35分，星期四螺旋板式換熱器：第26頁，共53頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)35分，星期四冷入冷

9、出熱入熱出第27頁，共53頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)35分，星期四螺旋板換熱器工作原理示意圖第28頁，共53頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)35分，星期四 (3)板翅式換熱器 板翅式換熱器由隔板、翅片、封條等組成。它是在兩塊平行金屬隔板之間放置波紋狀的金屬導(dǎo)熱翅片，并在其兩側(cè)邊緣以封條密封而組成單元體，對各單元體進(jìn)行不同的組合和適當(dāng)?shù)呐帕?，并用釬焊焊牢，組成板束，把若干板束按需要組裝，便構(gòu)成不同的流型，冷、熱兩種流體分別流過間隔排列的冷流層和熱流層進(jìn)行熱量傳遞。第29頁，共53頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)35分，星期四第30頁，共53頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)35分，星期四優(yōu)點(diǎn)

10、：傳熱效率很高(為管殼式換熱器的310倍)，單位體積內(nèi)傳熱面積大，適應(yīng)性廣；缺點(diǎn)：制造難度大，清洗與檢修困難。板翅片換熱器可用于冷凝和蒸發(fā)，特別適應(yīng)低溫和超低溫操作。第31頁，共53頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)35分，星期四第32頁，共53頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)35分，星期四(4)板殼式換熱器 板殼式換熱器由殼體和板束組成。殼體形狀隨板束形狀而異，多數(shù)是圓筒形，結(jié)構(gòu)與管殼式殼體相似。板束是由若干長度不等的基本元件組成。每一元件由兩塊節(jié)距相等的冷軋成型的金屬板條，組合并焊接而成?；驹臋M截面呈現(xiàn)扁平狀流道，第33頁，共53頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)35分，星期四第34頁，

11、共53頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)35分，星期四板殼式換熱器結(jié)構(gòu)緊湊，容易清洗，壓力降小，傳熱效率高，但制造工藝較復(fù)雜，焊接技術(shù)要求高。板殼式換熱器常用于加熱、冷卻、冷凝、蒸發(fā)等過程。第35頁，共53頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)35分，星期四 3、空氣冷卻器： 空氣冷卻器簡稱空冷器，是煉油生產(chǎn)中水冷設(shè)備的替代產(chǎn)品。具有傳熱效率高、建造及操作費(fèi)用低，節(jié)約工業(yè)用水等特點(diǎn)，在缺水地區(qū)其優(yōu)越性更為明顯。第36頁，共53頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)35分，星期四第37頁，共53頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)35分，星期四第38頁，共53頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)35分，星期四翅片管結(jié)

12、構(gòu)示意圖：第39頁，共53頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)35分，星期四翅片的作用：風(fēng)機(jī)：提高空氣流速。優(yōu)點(diǎn)：省水。缺點(diǎn)：設(shè)備龐大，消耗動力?？諝饫鋮s器的特點(diǎn)：增加傳熱面積及管外流體的湍動程度。第40頁，共53頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)35分，星期四第41頁，共53頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)35分，星期四濕式空冷器空冷器雖有很多優(yōu)點(diǎn)，但其冷卻能力受大氣溫度影響很大，被冷卻介質(zhì)的出口溫度一般高于大氣溫度15-20，出口溫度70 以下的場合，仍需進(jìn)一步采用水冷卻。將空冷器結(jié)構(gòu)稍加改造，在翅片表面噴灑少量的水，水蒸氣可起到強(qiáng)化傳熱的作用，從而提高傳熱效率，這種空冷器稱為濕式空冷器。第42

13、頁，共53頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)35分，星期四特點(diǎn)： 傳熱系數(shù)高、冷卻能力強(qiáng)、冷后溫度低，普遍用于70-80油品的冷卻，冷卻后溫度基本接近環(huán)境溫度，大大擴(kuò)大了空冷器的使用范圍。第43頁，共53頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)35分，星期四濕式空冷器按其工作情況可分為增濕型、噴淋型、及聯(lián)合型三種。第44頁，共53頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)35分，星期四噴淋型的作用原理是噴水蒸發(fā)冷卻，將霧狀水直接噴到翅片表面，水在翅片表面蒸發(fā);增濕型是在空氣入口處噴水(水不噴在翅片上)，使水在增濕室中蒸發(fā);聯(lián)合型是二者兼而有之。噴淋型集中了蒸發(fā)冷卻和空氣冷卻的優(yōu)點(diǎn)，不論從強(qiáng)化傳熱或?qū)Νh(huán)境溫度的適應(yīng)

14、性上都較增濕型優(yōu)越，但水在翅片上蒸發(fā)有可能引起結(jié)垢，所以通常將管內(nèi)介質(zhì)溫度限制在80以內(nèi)。第45頁，共53頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)35分，星期四主要特點(diǎn)：特殊結(jié)構(gòu)，為滿足特殊需要設(shè)計(jì)(1) 石墨換熱器耐腐蝕性非常好，適于除強(qiáng)氧化酸以外的各種強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)；導(dǎo)熱性好使換熱效率高，線膨脹系數(shù)小使結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)容易；抗壓不抗拉，脆性大，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時應(yīng)充分利用該特點(diǎn)；熱傳導(dǎo)具有各向異性，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時應(yīng)充分利用該特點(diǎn)；主要結(jié)構(gòu)形式有管殼式和塊式。特 點(diǎn)：4、其它型式換熱器第46頁，共53頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)35分，星期四主要特點(diǎn)：耐腐蝕，適于強(qiáng)腐蝕介質(zhì)；韌性好，能制成小口徑薄壁軟管，使結(jié)構(gòu)緊湊、

15、靈活；強(qiáng)度和導(dǎo)熱性較差，適于t150、p1.5MPa的介質(zhì)；主要結(jié)構(gòu)形式有管殼式和沉浸式。(2) 聚四氟乙烯換熱器第47頁，共53頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)35分，星期四蒸發(fā)段從熱流體吸熱，使熱管式載熱液體蒸發(fā)而體積膨脹，并向冷凝段流動。熱管在冷凝段將熱量傳給冷流體，并將蒸氣冷凝成液體。冷凝液體穿過毛細(xì)孔管又流回蒸發(fā)段，如此循環(huán)換熱。 （3）熱管換熱器熱管：密閉真空的金屬管子內(nèi)鑲套用特殊材料制成的毛細(xì)孔管子，管子內(nèi)充有載熱液態(tài)介質(zhì)。第48頁，共53頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)35分，星期四熱管換熱器工作原理示意圖第49頁，共53頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)35分，星期四第50頁，共53頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)35分，星期四 熱管是一種新型高效的傳熱元件，具有其他換熱器不能比擬的優(yōu)點(diǎn)。石油化工廠，常用作加熱爐的空氣預(yù)熱器。第51頁，共53頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)35分，星期四主要特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、經(jīng)濟(jì)耐用；在極小的溫差下，具有較高的傳熱能力；適于溫度范圍很大：200-2000，特別適于工業(yè)尾氣余熱回收；冷、熱流體阻力