知識點1：認(rèn)知換熱器課件

項目四化工設(shè)備及設(shè)備布置圖

分項目2：換熱器

知識點1：認(rèn)知換熱器吉林工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院職業(yè)教育應(yīng)用化工技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源庫《化工設(shè)備認(rèn)知與制圖》課程知識點1：認(rèn)知換熱器加熱冷卻汽化冷凝傳熱過程傳熱過程得以實現(xiàn)的設(shè)備稱之為換熱器

直接接觸式換熱器間壁式換熱器

蓄熱式換熱器IⅡⅢ熱量傳遞方法

一、換熱器類型⒈直接接觸式換熱器原理：冷流體和熱流體在進(jìn)入換熱器后直接接觸傳遞熱量。特點：傳熱效果好、結(jié)構(gòu)簡單、易于防腐蝕。應(yīng)用：適用于冷熱流體允許混合的場合。一、換熱器類型⒉蓄熱式

換熱器一、換熱器類型⒉蓄熱式換熱器特點：結(jié)構(gòu)簡單，可耐高溫；設(shè)備體積龐大，且不能完全避免兩流體的混合。應(yīng)用：多用于高溫氣體熱量的回收和冷卻，化工生產(chǎn)中使用較少。一、換熱器類型⒉蓄熱式

換熱器一、換熱器類型⒊間壁式換熱器原理：溫度不同的兩種流體通過隔離流體的固體壁面進(jìn)行熱量傳遞。特點：兩流體之間因有器壁分開，不接觸。應(yīng)用：工廠中應(yīng)用最廣的換熱器。管式換熱器——通過管子壁面進(jìn)行傳熱。板面式換熱器——通過板面進(jìn)行傳熱。一、換熱器類型（一）換熱器殼體換熱器殼體是指處于前端管箱和后端結(jié)構(gòu)之間、由鋼管或金屬板焊接而構(gòu)成的筒體。直徑小于400mm的殼體，通常用鋼管制成，大于400mm時都用鋼板卷焊而成。二、換熱器結(jié)構(gòu)換熱管置于由殼體圍成的空間中，兩端與管板相連，管板與殼體及管箱相連，把換熱器分為兩大部分空間，即殼程和管程。管程——換熱器中的換熱管內(nèi)及與換熱管相通的空間。殼程——換熱器中的換熱管外及與其相通的空間。二、換熱器結(jié)構(gòu)知識拓展換熱管的結(jié)構(gòu)與布置⑴換熱管結(jié)構(gòu)換熱管一般采用無縫鋼管。⑴換熱管結(jié)構(gòu)⑵換熱管尺寸①管子表示方法：換熱管尺寸一般用外徑與壁厚來表示，常用碳素鋼管規(guī)格為Ф19×2、Ф25×2.5、Ф38×2.5(單位為mm)；不銹鋼管規(guī)格為Ф25×2、Ф38×2．5(單位為mm)。管長規(guī)格有1.5、2.0、3.0、4.5、6.0和9.0(單位為m)。⑵換熱管尺寸②管子的長度長度越長，單位傳熱面積材料消耗量越低，制造成本也就越低，同時因流通截面減少而提高流速，K值增大；但其長度受到管程清洗、運輸、拆裝、管程壓降及支座等因素的影響；長度限制在6m以下，以2.5～4m最為常見。⑵換熱管尺寸③管子的應(yīng)用小管徑，單位體積的傳熱面積大、傳熱系數(shù)提高、結(jié)構(gòu)緊湊、金屬消耗少，但流體阻力增加、制造麻煩、不便清洗、容易堵塞，所以小管徑用于較清潔的流體，大管徑適合用于流體黏度大或污濁易結(jié)垢的介質(zhì)。（3）換熱管的布置（二）管板定義：一般為一開孔的圓形平板或凸形板。結(jié)構(gòu)：管板一般為一開孔的圓形平板或凸形板，形式與換熱器類型及與殼體的連接方式有關(guān)。1-帶肩雙頭螺柱；2-防松支耳⒉排布換熱管

⒊與管箱隔板配合分隔管程空間⒋與殼程隔板配合分隔殼程空間

⒌避免冷熱流體混合1.連接和固定換熱管作用（二）管板（三）管箱、折流板、擋板⑴管箱

管箱是位于換熱器兩端的重要部件。作用—接納由進(jìn)口管來的流體，并分配到各換熱管內(nèi)?；蚴菂R集由換熱管流出的流體，將其送入排出管輸出。⑵折流板作用：提高殼程流體的流速，增加流體流動的湍動程度，控制殼程流體的流動方向與管束垂直,以增大傳熱系數(shù)。在臥式換熱器中，折流板還起著支承管束的作用。結(jié)構(gòu)：常用的折流板有弓形與圓盤－圓環(huán)形兩種，以弓形最為常用，此外還有矩形、螺旋形等。⑵折流板

（a）弓形折流板（b）圓盤－圓環(huán)形折流板知識拓展折流板的結(jié)構(gòu)型式與特點1.弓形2.圓盤-圓環(huán)形知識拓展折流板的結(jié)構(gòu)型式與特點3.螺旋形

知識拓展折流板的結(jié)構(gòu)型式與特點（3）支持板支持板是支撐（換熱管）、防止其產(chǎn)生過大的振動和撓度的裝置。支持板的要求與折流板一致。但對最大無支撐跨距有要求。支持板與折流板外形一樣，支持板也起折流板作用，折流板也起支持板作用只是設(shè)置的原始目的不同而已。（4）擋板作用——增設(shè)擋板，可解決浮頭式、U形管式或填料函式換熱器在管束與殼體內(nèi)壁之間存在較大環(huán)形空隙，形成短路而影響傳熱效果。擋板可以使殼程流體垂直通過管束進(jìn)行換熱。結(jié)構(gòu)——①旁路擋板數(shù)量可取2～4對，一般為2對。②擋板常采用嵌入折流板的方式安裝。③在u形管換熱器中，u形管束中心部分有較大的間隙，流體在此處走短路而影響傳熱效率。對此，可采取在u形管束中間通道處設(shè)置中間擋板的辦法解決。（4）擋板圖4-45旁路擋板

圖4-46中間擋板（5）溫差補(bǔ)償裝置在固定管板式換熱器中，管束與殼體是剛性連接的。當(dāng)管程流體溫度較高而殼程流體溫度較低時，管束的壁溫高于殼體的壁溫，管束的伸長要大于殼體的伸長。使得殼體受拉而管束受壓，在殼壁上和管壁上產(chǎn)生了應(yīng)力。這個應(yīng)力是由于管壁與殼壁的溫度差引起的，稱為溫差應(yīng)力或熱應(yīng)力。（5）溫差補(bǔ)償裝置安裝原因——

管壁溫度與殼壁溫度的差值越大，所引起的溫差應(yīng)力也越大。情況嚴(yán)重時，可引起管子彎曲變形，甚至造成管子從管板上拉脫或頂出，導(dǎo)致生產(chǎn)無法進(jìn)行。校核在溫差應(yīng)力作用下，管束與管板的連接強(qiáng)度。若在連接處強(qiáng)度不足，則應(yīng)采取溫差補(bǔ)償措施。（5）溫差補(bǔ)償裝置結(jié)構(gòu)——最多的溫差補(bǔ)償裝置是膨脹節(jié)。圖4-47

單波U形膨脹節(jié)圖4-48多波U形膨脹節(jié)（5）溫差補(bǔ)償裝置 圖4-49Ω形膨脹節(jié)（5）溫差補(bǔ)償裝置作用：膨脹節(jié)是裝在固定管板式換熱器殼體上的撓性構(gòu)件，由于它軸向柔度大，當(dāng)管束與殼體壁溫不同而產(chǎn)生溫差應(yīng)力時，通過協(xié)調(diào)變形而減少溫差應(yīng)力。膨脹節(jié)壁厚越薄，彈性越好。補(bǔ)償能力越大，但膨脹節(jié)的厚度要滿足強(qiáng)度要求。管殼式換熱器的形式與結(jié)構(gòu)換熱器殼體管板管箱、折流板、擋板溫差補(bǔ)償裝置管殼式換熱器管殼式換熱器管殼式換熱器管殼式換熱器也稱列管式換熱器，具有悠久的使用歷史，雖然在傳熱效率、緊湊性及金屬耗量等方面不如