換熱器（化工設(shè)備操作維護(hù)課件）

2023/10/24第五章?lián)Q熱器

第一節(jié)概述

2023/10/241.按換熱器作用原理分類（1）間壁式換熱器（間接式）（2）直接接觸式換熱器（混合式）（3）蓄熱式換熱器（回流式）（4）中間載熱體式換熱器（熱媒式）2.按換熱器的用途分類（1）加熱器（2）預(yù)熱器（3）過熱器（4）蒸發(fā)器（5）再沸器（6）冷卻器（7）冷凝器2023/10/242023/10/243、按換熱器傳熱面形狀和結(jié)構(gòu)分類（1）管式換熱器（管殼式、蛇管式、套管式、翅片管）（2）板式換熱器（平板式、螺旋板、板翅式、熱板式）（3）特殊形式換熱器（回轉(zhuǎn)式、熱管、回流式）4.按換熱器所用材料分類（1）金屬材料換熱器（碳鋼、合金鋼、銅、鋁、鈦）（2）非金屬材料換熱器（石墨、玻璃、塑料、陶瓷）2023/10/24第五章?lián)Q熱器

第二節(jié)管式換熱器

2023/10/24

§2-1管式換熱器的類型

1.管殼式換熱器(列管式換熱器)優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、堅(jiān)固耐用、造價(jià)低廉、用材廣泛、清洗方便，單位體積的傳熱面積、處理能力和操作彈性大，適應(yīng)能力強(qiáng)，尤其在高溫、高壓和大型裝置中采用更為普遍。工業(yè)上使用最廣泛的一種換熱設(shè)備。2023/10/242023/10/24優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、造價(jià)便宜；缺點(diǎn)：管外不能機(jī)械清洗，管板、管子和殼體都是剛性連接，。解決方法補(bǔ)償圈(或稱膨脹節(jié))。（1）固定管板式換熱器2023/10/242023/10/24(2)浮頭式換熱器優(yōu)點(diǎn)：有良好的熱補(bǔ)償性能，管束可從殼體中拔出清洗；缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)較高。2023/10/242023/10/24（3）U型管式換熱器

優(yōu)點(diǎn)：管子受熱受冷可以自由伸縮，而與殼體無關(guān)。結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，密封面少，造價(jià)低，管束可以拔出清洗。缺點(diǎn)：管內(nèi)的機(jī)械清洗困難，只能走清潔流體。

2023/10/24U型管式換熱器

2023/10/242023/10/24（4）填料函式換熱器優(yōu)點(diǎn)：較浮頭式換熱器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，耗材少，造價(jià)低；管束可從殼體內(nèi)抽出，管內(nèi)管間均可進(jìn)行清洗，維修方便。缺點(diǎn)：耐壓不高，一般小于4MPa，對(duì)易燃易爆介質(zhì)不適用。

2023/10/24（1）沉浸式蛇管換熱器優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低廉，操作敏感性較小，管子可承受較大的流體介質(zhì)壓力。缺點(diǎn)：傳熱系數(shù)小，傳熱效率低，需要的傳熱面積大，設(shè)備顯得笨重。2.蛇管式換熱器2023/10/24（2）噴淋式蛇管換熱器

優(yōu)點(diǎn)：與沉浸式相比較，噴淋式蛇管換熱器管外流體的傳熱系數(shù)大，且便于檢修和清洗。缺點(diǎn)：體積龐大，冷卻水用量較大，有時(shí)噴淋效果不夠理想。2023/10/243、套管式換熱器優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能承受較高壓力，應(yīng)用靈活；缺點(diǎn)：耗材多，占地面積大，難以構(gòu)成很大的傳熱面積。他t2023/10/24

4、翅片管換熱器（管翅式）翅片管換熱器是在管的內(nèi)或外表面上加裝翅片制成，用的翅片有橫向和縱向兩類2023/10/24

換熱器形式結(jié)構(gòu)特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)關(guān)注點(diǎn)固定管板式兩端管板和殼體制成一體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低當(dāng)兩流體溫差較大時(shí)，應(yīng)考慮熱補(bǔ)償浮頭式有一端管板不與外殼連為一體，可以沿軸向自由浮動(dòng)消除了熱應(yīng)力影響、易清洗和檢修結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，造價(jià)較高U型管式U型管式換熱器每根管子都彎成U型結(jié)構(gòu)比浮頭式簡(jiǎn)單、消除了熱應(yīng)力的影響管程不易清理2023/10/24第五章?lián)Q熱器

第三節(jié)板式換熱器

2023/10/241、平板式換熱器

結(jié)構(gòu)：由一組長方形的薄金屬板平行排列，夾緊組裝于支架上而構(gòu)成。兩相鄰板片的邊緣襯有墊片，壓緊后板間形成密封流體通道，板片通常壓制成凹凸的波紋狀§3-1板式換熱器的類型2023/10/24

（1）板式換熱器結(jié)構(gòu)2023/10/241.固定壓緊板2.夾緊螺栓3.前端板

4.換熱板片5.密封墊片6.后端板

7.下導(dǎo)板8.后支柱9.活動(dòng)壓緊板

10.上導(dǎo)板2023/10/24

（2）板式換熱器工作原理2023/10/24結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：由兩張間隔一定的平行薄金屬板卷制而成，在其內(nèi)部形成兩個(gè)同心的螺旋形通道。2、螺旋板式換熱器螺旋板式和平板式換熱器均屬高效、緊湊式換熱器。一般都不能耐高溫高壓。2023/10/24I型I型

II型III型2023/10/24螺旋板式換熱器的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：1、傳熱系數(shù)2、不易堵塞3、便于控制溫度和利用低溫?zé)嵩矗?、結(jié)構(gòu)緊湊，制造簡(jiǎn)便，缺點(diǎn)：1、操作壓力和溫度不能太高，2、不易檢修。2023/10/243、板翅式換熱器

我國目前最常用的翅片形式主要有光直型翅片、鋸齒型翅片和多孔型翅片。2023/10/24翅片式換熱器翅片盤管換熱器空調(diào)機(jī)組表冷器組合式鋁合金散熱器（T形翅）2023/10/24板翅式換熱器的翅片形式2023/10/24板翅式換熱器特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：1、傳熱效果好2、結(jié)構(gòu)緊湊、輕巧3、輕巧牢固缺點(diǎn)：1、流道很小，容易堵塞2、對(duì)鋁不發(fā)生腐蝕。2023/10/242023/10/24第五章?lián)Q熱器

第四節(jié)傳熱過程的強(qiáng)化

2023/10/24強(qiáng)化傳熱的目的：以最小的傳熱設(shè)備獲得最大的生產(chǎn)能力。換熱器傳熱關(guān)系式Q=KAΔtm一、傳熱過程的強(qiáng)化途徑：1、加大傳熱面積A.加大傳熱面積可以增大傳熱量，但設(shè)備增大，投資和維費(fèi)也隨之增加?？刹捎贸崞蚵菪崞艽嫫胀ń饘俟??！?-1傳熱過程的強(qiáng)化2023/10/242、增加平均溫度差3、減少傳熱阻力，增大總傳熱系數(shù)K在一定條件下也可采用逆流代替并流。在理論上可采取提高加熱介質(zhì)溫度或降低冷卻介質(zhì)溫度的辦法，（1）減少壁厚或使用熱導(dǎo)率較高的材料；（2）防止污垢形成或經(jīng)常清除污垢；（3）加大流速，提高湍動(dòng)程度，減少層流內(nèi)層的厚度均有利于提高對(duì)流傳熱系數(shù)。2023/10/241、流體通道的選擇管程：1、不清潔和易結(jié)垢的流體。

2、腐蝕性流體

3、壓力高的流體

4、有毒流體殼程：1、飽和蒸氣

2、被冷卻的流體

3、流量小或粘度大的流體

4、若兩流體溫差較大，h大的走殼程§4-2換熱器的設(shè)計(jì)2023/10/24

2、流體流速的選擇在傳熱系數(shù)與流動(dòng)阻力之間作經(jīng)濟(jì)上的權(quán)衡。3、冷卻介質(zhì)或加熱介質(zhì)終溫的選擇在加熱劑（或冷卻劑）耗量與傳熱溫差之間作經(jīng)濟(jì)上的權(quán)衡。一般設(shè)計(jì)時(shí)冷卻水的溫度差可以取5-10℃。

2023/10/24國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定采用的管長有1.5、2、3、6米四種規(guī)格，以3米和6米最為普遍。換熱管的排列方式：等邊三角形排列比正方形排列更為緊湊，管外流體的湍動(dòng)程度高，給熱系數(shù)大

4、換熱管的規(guī)格和排列方法

2023/10/24作用：提高管外的給熱系數(shù)；形狀：園缺型、園盤型、分流型等；5、折流擋板2023/10/246、溫差補(bǔ)償裝置固定板式換熱器，管壁與殼壁溫度差會(huì)引起應(yīng)力，嚴(yán)重會(huì)使彎曲變形脫落。所以采用溫差補(bǔ)償裝置常用膨脹節(jié)，即安在殼體上的撓性構(gòu)件。U形或Ω形膨脹節(jié)。7、管程和殼程數(shù)為了提高流體在管內(nèi)的流速將管束分程，程數(shù)太多，流體阻力大，平均溫差下降，，管殼式換熱器管程數(shù)有1、2、4、6.殼方多程可安裝與管束平行的隔板實(shí)現(xiàn)。2023/10/24第五章?lián)Q熱器

第五節(jié)換熱器操作與維護(hù)

2023/10/24§5-1換熱器的基本操作1、換熱器的正確使用A、投產(chǎn)前檢查儀表是否齊全完好B、輸入蒸汽前打開冷凝水排放閥，放空閥C、投產(chǎn)時(shí)先通冷流體，后通入熱流體D、提前過濾清除雜質(zhì)，防堵。E、經(jīng)常查進(jìn)出口溫度與壓力F、定期分析流體成分G、定期檢查換熱器有無滲漏H、定期排放不凝氣和冷凝液2023/10/242、操作要點(diǎn)A、蒸汽加熱B、熱水加熱C、煙道氣加熱D、導(dǎo)熱油加熱E、水和空氣冷卻F、冷凍鹽水冷卻G、冷凝2023/10/24§5-2換熱器的維護(hù)與保養(yǎng)1、換熱器的維護(hù)方法（1）列管換熱器的維護(hù)與保養(yǎng)A、保持設(shè)備外部清潔B、保持儀表齊全準(zhǔn)確C、有滲漏及時(shí)處理D、開停換熱器不要太猛E、盡可能減少換熱器開停次數(shù)F、兩年測(cè)量換熱器殼體厚度2023/10/24（2）板式換熱器的維護(hù)與保養(yǎng)A、保持設(shè)備整潔B、保持儀表靈敏、準(zhǔn)確C、定期清理換熱器D、組裝時(shí)螺栓對(duì)稱擰緊2023/10/242、換熱器的清洗A、化學(xué)清洗：鹽酸溶液加入緩蝕劑。重力法借助重力將酸洗液注入設(shè)備灌滿。此法簡(jiǎn)單、耗能少，效果差，時(shí)間長。強(qiáng)制循環(huán)法靠酸泵使酸液循環(huán)。此法清洗效果好、時(shí)間短，但復(fù)雜。B、機(jī)械清洗：用鋼絲刷一邊旋轉(zhuǎn)一邊推進(jìn)。C、高壓水清洗：高壓泵噴出高壓水清洗。2023/10/24表板式換熱器常見故障和處理方法故障產(chǎn)生原因處理方法密封處滲漏A、螺栓緊固不夠B、膠墊扭曲或老化A、調(diào)整B、重新組裝或更換內(nèi)部介質(zhì)滲漏A、板片有裂縫B、進(jìn)出口膠墊不嚴(yán)密C、側(cè)面壓板腐蝕A、檢查更新B、檢查修理C、補(bǔ)焊加工傳熱效率下降A(chǔ)、板片結(jié)垢嚴(yán)重B、過濾器或管路堵塞A、解體清理B、清理§5-3換熱器常見故障和處理方法2023/10/24

§5-4熱器技術(shù)的發(fā)展與標(biāo)準(zhǔn)化

換熱器技術(shù)不斷發(fā)展，主要成果變現(xiàn)為：一、傳熱理論創(chuàng)新1