換熱器培訓課件

換熱器基礎知識鄭占利1換熱器基礎知識1目錄換熱器的分類31常用換熱器的結(jié)構(gòu)特點2常用換熱器基本參數(shù)和型號表示方法33管殼式換熱器常用材料42目錄換熱器的分類31常目錄管殼式換熱器常見故障及處理方法35管殼式換熱器檢修程序及注意事項6強化管殼式換熱器傳熱的途徑37管殼式換熱器常用防腐方法及原理83目錄管殼式換熱器常見故障及處理方法35管殼式換熱器檢修程序及概述“換熱器”(Heatexchanger)是熱交換器的簡稱。使熱量從熱流體傳遞到冷流體的設備稱為換熱設備。它不僅是石油、化工、動力、輕工、食品和原子能等許多工業(yè)部門所廣泛應用的工藝設備，也是重要的節(jié)能設備之一。據(jù)統(tǒng)計，在石油煉制和石油化工裝置中，換熱器約占裝置工藝設備總重量的40％、投資的20％左右（不包括空氣冷卻器）。隨著石油煉制和化工工業(yè)的發(fā)展，國內(nèi)外對換熱器無論從設計、制造、結(jié)構(gòu)改進到傳熱機理的試驗研究一直都在進行。各種新型、高效換熱器在不斷出現(xiàn)。4概述“換熱器”(Heatexchanger)是熱交換器的第一章?lián)Q熱器分類換熱器分類使用材料種類分類金屬材料換熱器非金屬材料換熱器

傳熱方式分類混合式換熱器蓄熱式換熱器間接式換熱器

5第一章?lián)Q熱器分類換熱器分類5

混合式換熱器

混合式換熱器6混合式換熱器混合式換熱器6蓄熱式換熱器蓄熱式換熱器7蓄熱式換熱器蓄熱式換熱器7間接式換熱器最常見為管殼式換熱器8間接式換熱器最常見為管殼式換熱器8第一章?lián)Q熱器的分類

間接式換熱器管式換熱器板面式換熱器擴展表面式換熱器9第一章?lián)Q熱器的分類管式換熱器板面式換熱器擴展表面式9第一章?lián)Q熱器的分類套管式換熱器螺旋管式換熱器管殼式換熱器管式換熱器10第一章?lián)Q熱器的分類套管式換熱器螺旋管式管殼式換熱器管式第一章?lián)Q熱器的分類

套管式換熱器11第一章?lián)Q熱器的分類套管式換熱器11第一章?lián)Q熱器的分類螺旋管式換熱器12第一章?lián)Q熱器的分類螺旋管式換熱器12第一章?lián)Q熱器的分類板面式換熱器板式換熱器螺旋板式換熱器板殼式換熱器13第一章?lián)Q熱器的分類板式換熱器螺旋板式板殼式13第一章?lián)Q熱器的分類板式換熱器流動示意圖14第一章?lián)Q熱器的分類板式換熱器流動示意圖14第一章?lián)Q熱器的分類螺旋板式換熱器15第一章?lián)Q熱器的分類螺旋板式換熱器15第一章?lián)Q熱器的分類

板殼式換熱器的基本元件與組合16第一章?lián)Q熱器的分類板殼式換熱器的基本元件與組合16第一章?lián)Q熱器的分類擴展表面式換熱器板翅式換熱器管翅式換熱器強化的傳熱管17第一章?lián)Q熱器的分類板翅式換熱器管翅式換熱器強化的傳熱第一章?lián)Q熱器的分類板翅式換熱器18第一章?lián)Q熱器的分類板翅式換熱器18第一章?lián)Q熱器的分類管翅式換熱器翅片管19第一章?lián)Q熱器的分類管翅式換熱器翅片管19第一章?lián)Q熱器的分類管翅式換熱器內(nèi)翅片管20第一章?lián)Q熱器的分類管翅式換熱器內(nèi)翅片管20第一章?lián)Q熱器的分類強化的傳熱管螺旋槽紋管21第一章?lián)Q熱器的分類強化的傳熱管螺旋槽紋管21第一章?lián)Q熱器的分類強化的傳熱管橫紋管22第一章?lián)Q熱器的分類強化的傳熱管橫紋管22第一章?lián)Q熱器的分類釜式重沸器

固定管板式

浮頭式

U形管式填料函式

管殼式換熱器按其結(jié)構(gòu)特點分成管殼式換熱器是間接式換熱器的一種是最為常用的換熱器

23第一章?lián)Q熱器的分類釜式固定浮頭式U形填料管殼式換熱器管第二章常用換熱器的結(jié)構(gòu)特點(a)固定管板式換熱器

管板與殼體焊接在一起,不能從殼體上拆卸下來.優(yōu)點：結(jié)構(gòu)比較簡單，緊湊，造價低，應用廣泛。缺點：管外不能采用機械法進行清洗，要求殼程液體必須清潔，不易結(jié)垢或不易對殼體造成腐蝕24第二章常用換熱器的結(jié)構(gòu)特點(a)固定管板式換熱器管板第二章常用換熱器的結(jié)構(gòu)特點

(b)浮頭式換熱器兩端管板中只有一端與殼體固定，另一端可相對殼自由移動，稱為浮頭。分為內(nèi)浮頭式和外浮頭式兩種。

內(nèi)浮頭式優(yōu)點：能在較高溫差和壓差下工作，管間和管內(nèi)清洗方便，易結(jié)垢的流體。內(nèi)浮頭缺點：結(jié)構(gòu)復雜，造價比固定管板式換熱器高，設備笨重，材料消耗量大，且浮頭端蓋在操作中無法檢查，制造時對密封要求較高。25第二章常用換熱器的結(jié)構(gòu)特點(b)浮頭式換熱器兩端管板中只第二章常用換熱器的結(jié)構(gòu)特點(c)U形管式換熱器將換熱管彎成U形，管子兩端固定在同一管板上，與浮頭式換熱器比省了浮頭,但管束與殼體間仍可自由伸縮，管束與殼體間不會有溫差應力產(chǎn)生。優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，價格便宜，承壓能力強，適用于管殼壁溫差較大或殼程介質(zhì)易結(jié)垢，又不適宜采用浮頭式和固定管板式的場合。缺點：加工困難

，清洗困難，拆修更管不方便。

26第二章常用換熱器的結(jié)構(gòu)特點(c)U形管式換熱器將換熱管彎成第二章常用換熱器的結(jié)構(gòu)特點(d)填料函式換熱器換熱器的浮頭部分與殼體之間利用填料函密封優(yōu)點：加工制造方便，節(jié)省材料，造價比較低廉，管束從殼體內(nèi)可以抽出，管內(nèi)、管間都能進行清洗，維修方便。缺點：填料處易產(chǎn)生泄漏，適用于4MPa以下的工作條件,不適用于易揮發(fā)、易燃、易爆、有毒及貴重介質(zhì)，使用溫度也受填料的物性限制。27第二章常用換熱器的結(jié)構(gòu)特點(d)填料函式換熱器換熱器的浮頭第二章常用換熱器的結(jié)構(gòu)特點(e)填料函分流式換熱器優(yōu)點：可用機械法清洗，結(jié)構(gòu)較浮頭式簡單，造價比浮頭式換熱器低。加工方便，節(jié)省鋼材。填料函處泄漏能及時發(fā)現(xiàn),檢修清洗方便。殼程開口為一個進口兩個出口，殼程流體靠自然分流流至兩個出口，故稱之為分流式換熱器。

缺點：殼程介質(zhì)有外漏可能，殼程壓力不宜過高,不宜處理易揮發(fā)、易燃、易爆、有毒及貴重介質(zhì)。使用溫度受到填料性能影響,一般不超過315℃。28第二章常用換熱器的結(jié)構(gòu)特點(e)填料函分流式換熱器優(yōu)點：殼第二章常用換熱器的結(jié)構(gòu)特點(f)釜式重沸器俗稱“大肚子重沸器”系帶有蒸發(fā)空間的加熱器優(yōu)點：清洗維修方便，可處理不清潔、易結(jié)垢的介質(zhì)，并能承受高溫、高壓。

缺點：必須保證殼程液體介質(zhì)有足夠的蒸發(fā)空間。29第二章常用換熱器的結(jié)構(gòu)特點(f)釜式重沸器俗稱“大肚子重沸器第二章常用換熱器的結(jié)構(gòu)特點管殼式換熱器的結(jié)構(gòu)種類雖然繁多,通常將其總成分成:前端管箱殼體后端結(jié)構(gòu)(包括管束)30第二章常用換熱器的結(jié)構(gòu)特點管殼式換熱器的結(jié)構(gòu)種類雖然繁多,第二章常用換熱器的結(jié)構(gòu)特點31第二章常用換熱器的結(jié)構(gòu)特點31管殼式換熱器型號的表示方法32管殼式換熱器型號的表示方法32第二章常用換熱器的結(jié)構(gòu)特點結(jié)構(gòu)部件的英文代號A-平蓋管箱（可拆蓋板實現(xiàn)不拆卸管箱就檢修換熱管的工作）B-封頭管箱（無可拆蓋板）C-用于可拆管束與管板制成一體的管箱N-與管板制成一體的固定管板管箱D-特殊高壓管箱（用于高壓換熱器的螺紋鎖緊環(huán)管箱）E-單程殼體（一般換熱器上使用）F-具有縱向隔板的雙程殼體（雙殼程換熱器上使用）G-分流殼體（一進一出，殼體中間有縱向隔板）H-分流殼體（兩進兩出，殼體中間有縱向隔板）I-U型管式換熱器殼體J-無隔板分流（或冷凝器）殼體（一進兩出，無隔板自然分流）K-釜式重沸器殼體O-外導流殼體L\M\N-與前端管箱頭形式A\B\C相似的固定管板結(jié)構(gòu)P-外填料函式浮頭S-鉤圈式浮頭T-抽式浮頭U-U形管束W-帶套環(huán)填料函式浮頭33第二章常用換熱器的結(jié)構(gòu)特點結(jié)構(gòu)部件的英文代號A-平蓋管箱（第三章浮頭式換熱器、冷凝器和U形管式換熱器標準系列基本參數(shù)和型號表示方法浮頭式換熱器、冷凝器和U形管式換熱器型號符合GB151《鋼制管殼式換熱器》標準。舉例如下：BIU8OO--165--4I公稱直徑800mm的封頭管箱U形管換熱器，管程設計壓力為4MPa,殼程設計壓力為2.5MPa公稱換熱面積為165m2；換熱管直管段長度為6m，換熱管外徑為Ф25mm，換熱管精度等級為I級，管程數(shù)為四。公稱直徑400mm的平蓋管箱，鉤圈式浮頭式換熱器。管殼程設計壓力均為1.6MPa。公稱換熱面積為20m2，換熱管直管段長度為3米，換熱管外徑為Ф19mm，換熱管精度等級為Ⅱ級，管程數(shù)為二管程。34第三章浮頭式換熱器、冷凝器和U形管式換熱器標準系列基本參數(shù)第三章浮頭式換熱器、冷凝器和U形管式換熱器標準系列基本參數(shù)和型號表示方法在諸多類型的換熱器中，煉油廠使用最多的是管殼式換熱器中的

它們的型式與參數(shù)已由部頒標準JB/T4714

《浮頭式換熱器和冷凝器型式與基本參數(shù)》和JB/T4717

《U型管式換熱器型式與基本參數(shù)》加以規(guī)定，這給設計選型、制造、配管、安裝、檢修、配件供應和設備更新都帶來了極大的方便。

35第三章浮頭式換熱器、冷凝器和U形管式換熱器標準系列基本參數(shù)第三章浮頭式換熱器、冷凝器和U形管式換熱器標準系列基本參數(shù)和型號表示方法基本參數(shù)公稱直徑公稱傳熱面積管程殼程鋼板卷制殼體以圓筒內(nèi)直徑（mm）作為公稱直徑;鋼管制殼體以鋼管外徑（mm）作為公稱直徑。

以換熱管外徑為基準，扣除伸人管板內(nèi)的換熱管長度后，對所有換熱管的外表面積求和，經(jīng)圓整得到的總面積。指介質(zhì)流經(jīng)換熱管內(nèi)的通道及與其相貫通的部分。

指介質(zhì)流經(jīng)換熱管外的通道及與其相貫通的部分。36第三章浮頭式換熱器、冷凝器和U形管式換熱器標準系列基本參數(shù)第四章管殼式換熱器常用材料

換熱管

法蘭蓋、管板大法蘭

管箱和殼體換熱器管箱和殼體材料的選擇原則、鋼材標準、熱處理狀態(tài)及許用應力值均按GB150“鋼制壓力容器”中有關材料章節(jié)的規(guī)定。

可用20R、16MnR等壓力容器用鋼板選用碳素鋼和低合金鋼鍛件碳素鋼或低合金鋼加不銹鋼襯層不銹鋼板一般可按使用條件選用國標有關規(guī)定中的冷拔管。

37第四章管殼式換熱器常用材料

換熱管法蘭蓋、管箱換熱器管箱和第四章管殼式換熱器常用材料螺栓和螺母

墊

片其他零部件

螺栓用鋼應符合GB150有關材料章節(jié)的規(guī)定；碳素鋼螺栓一般按GB3098.1一82

《緊固件機械性能螺栓、螺釘和螺柱》選用；螺栓和螺母應根據(jù)介質(zhì)的情況和壓力、溫度等工況選取。可按JB/T4718《管殼式換熱器用金屬包墊片》、JB/T4719《管殼式換熱器用纏繞墊片》、JB/T4720《管殼式換熱器用非金屬墊片》的規(guī)定選用。管束附件根據(jù)換熱管的材質(zhì)選用普通碳素鋼板Q235一A和不銹鋼。鞍座墊板的材料應與與之相焊接的殼體材料相同。38第四章管殼式換熱器常用材料螺栓和螺母墊片其他零部件螺栓第五章管殼式換熱器常見故障

及處理方法1換熱器操作不穩(wěn)定,溫度、壓力波動引起

2螺栓緊固力不均勻或螺栓應力松弛

3密封墊片損壞、偏斜4法蘭密封面偏斜、有劃痕或被損壞

5管線安裝有偏差，強行連接6墊片選擇不適當

1法蘭、墊片泄漏產(chǎn)生原因39第五章管殼式換熱器常見故障

及處理方法2螺栓緊固力不均勻或螺第五章管殼式換熱器常見故障

及處理方法1保證溫度、壓力穩(wěn)定，不超溫、超壓運行2密封面如有劃痕等更換法蘭或研磨密封面3安裝如傾斜需調(diào)整管線，重新安裝法蘭4按受力對稱點位均勻堅固螺栓

1法蘭、墊片泄漏處理方法40第五章管殼式換熱器常見故障

及處理方法1保證溫度、壓力穩(wěn)定第五章管殼式換熱器常見故障

及處理方法原因處理方法換熱管穿孔或開裂，焊接接頭產(chǎn)生裂紋2腐蝕引起管束失效

管束修理方法故障41第五章管殼式換熱器常見故障

及處理方法原因處理方法換熱管穿孔第五章管殼式換熱器常見故障

及處理方法

3由介質(zhì)流動誘導振動引起管束失效碰撞破壞

折流板處換熱管切開換熱管與管板的連接處破壞材料缺陷擴展42第五章管殼式換熱器常見故障

及處理方法3由介質(zhì)流動誘導振動

第五章管殼式換熱器常見故障

及處理方法

換熱效率下降

增加熱阻、增大壓降

換熱面積減少

介質(zhì)通道堵塞4結(jié)垢引起管束失效43

第五章管殼式換熱器常見故障

及處理方法

換熱效率下降增加第五章管殼式換熱器常見故障

及處理方法

操作條件不當或介質(zhì)改變

維修不當5操作維修不當引起管束失效44第五章管殼式換熱器常見故障

及處理方法

操作條件不當或介質(zhì)改

第五章管殼式換熱器常見故障

及處理方法

管束失效處理方法3、更換管束2、更換換熱管1、堵管45

第五章管殼式換熱器常見故障

及處理方法

管束失效3、更換2第六章管殼式換熱器常規(guī)

檢修程序及注意事項1對管、殼程清洗

4更換法蘭墊片等

3對損壞換熱管、零件進行修復更換

換熱器檢修的主要任務2檢查換熱管脹口及其它連接處嚴密性

1對管、殼程清洗

4更換法蘭墊片等

3對損壞換熱管、零件進行修復更換

換熱器檢修的主要任務2檢查換熱管脹口及其它連接處嚴密性

46第六章管殼式換熱器常規(guī)

檢修程序及注意事項1對管、殼程清洗

第六章管殼式換熱器常規(guī)

檢修程序及注意事項

浮頭管殼式換熱器為例,其檢修順序如下:

拆外浮頭蓋、管箱及法蘭

停氣吹掃、準備工具

拆小浮頭

抽管束

安裝管束

安裝管箱、試壓胎具及試壓法蘭，殼體接管法蘭加盲板試壓（A）檢查管口及換熱管

殼程注水，配試壓管線

拆試壓浮頭，裝小浮頭及盲板蓋

外觀檢查和無損檢驗、清掃準備墊片、盲板及試壓胎具管程注水，裝配試壓管線試壓（B）檢查小浮頭墊片及管束

殼程注水，試壓（C）檢查殼體密封安裝外頭蓋

拆除盲板，填寫檢修卡片管箱接管法蘭加盲板47

第六章管殼式換熱器常規(guī)

檢修程序及注意事項

浮頭管殼式換熱

第六章管殼式換熱器常規(guī)

檢修程序及注意事項

用試壓法檢查

固定管板式換熱器的試壓

浮頭式管殼式換熱器的試壓

初步檢查試壓法試壓用浮頭試壓法48

第六章管殼式換熱器常規(guī)

檢修程序及注意事項

用試壓法檢查

第六章管殼式換熱器常規(guī)

檢修程序及注意事項

污垢基本形式3生物污垢粘附1碳氫凝聚物沉積2無機鹽類的沉積49

第六章管殼式換熱器常規(guī)

檢修程序及注意事項

污垢3生物污1

第六章管殼式換熱器常規(guī)

檢修程序及注意事項

1人工清洗

2機械清洗法清洗冷換設備主要方法4超高壓水射流清洗3化學清洗

50

第六章管殼式換熱器常規(guī)

檢修程序及注意事項

1人工清洗

第七章強化管殼式換熱器

傳熱的途徑

強化管殼式換熱器傳熱的三大途徑增大傳熱系數(shù)

c增大平均溫度差b增大傳熱面積

a51

第七章強化管殼式換熱器

傳熱的途徑

強化管殼式換熱器傳熱的金屬腐蝕化學腐蝕電化學腐蝕金屬的高溫氧化及脫碳

第八章管殼式換熱器常用

防腐方法及原理

氫腐蝕52金屬腐蝕化學腐蝕電化學腐蝕金屬的高溫

第八章管殼式換熱器

第八章管殼式換熱器常用

防腐方法及原理

電化學腐蝕必備的三個條件

①同一金屬上存在不同電位部分或不同金屬之間存在電位差

②陰極和陽極相互連接

③陽極和陰極處在互相聯(lián)通的電解質(zhì)溶液中

53

第八章管殼式換熱器常用

防腐方法及原理

電化學腐蝕必備的三

第八章管殼式換熱器常用

防腐方法及原理

均勻腐蝕選擇性腐蝕沖刷腐蝕縫隙腐蝕接觸腐蝕15263晶間腐蝕7孔蝕4應力腐蝕破裂8換熱器腐蝕破壞的類型54

第八章管殼式換熱器常用

防腐方法及原理

均勻腐蝕選擇性腐蝕

第八章管殼式換熱器常用

防腐方法及原理

1合理選擇耐腐蝕材料

5合理的結(jié)構(gòu)設計4添加緩蝕劑

2涂覆保護層3電化學保護防腐蝕方法

55

第八章管殼式換熱器常用

防腐方法及原理

1合理選擇耐腐蝕材接觸腐蝕孔蝕縫隙腐蝕晶間腐蝕(不銹鋼）1.避免用小陽極、大陰極的結(jié)構(gòu)2.加緩沖劑3.陰極保護1.避免產(chǎn)生縫隙