加熱及傳熱過程的安全分析

9、加熱及傳熱過程的平安分析1.9.1化工生產中傳熱過程危險性分析化學工業(yè)與傳熱創(chuàng)造并維持化學反響需要的溫度條件合成氨：470-520度氨氧化法制備硝酸：800度涉及到的兩個過程：吸熱與放熱創(chuàng)造并維持單元操作過程需要的條件蒸發(fā)、結晶、蒸餾、枯燥等過程需要熱量的傳入或輸出熱能綜合與回收傳熱回收，綜合利用隔熱與限熱減小能量的損失，維持系統(tǒng)溫度，利于平安2.傳熱過程平安分析：加熱過程：明確規(guī)定和嚴格控制升溫上限和升溫速度放熱過程：抑制反響速度，加設冷卻裝置和緊急放料裝置加熱介質與方法蒸汽或熱水載熱體加熱電加熱加熱過程危險性分析蒸汽或熱水載熱體加熱電加熱3.9.2工業(yè)傳熱過程機理與傳熱平安分析9.2.1傳熱過程機理分析4.對流傳熱：流動的流體與外界的傳熱靜止流體與外界的傳熱強制對流自然對流對流傳熱系數(shù)，W/m2K

邊界層是對流傳熱的主要熱阻所在。ttwQ5.化工生產中的熱交換熱流體冷流體目的不同加熱劑：水蒸汽、熱水、油冷流體：冷水、空氣、鹽水6.分類

9.2.2典型換熱過程平安分析7.間壁式換熱器8.9.10.11.列管式換熱器12.三個串聯(lián)傳熱環(huán)節(jié)：熱流體側的對流傳熱間壁的導熱冷流體側的對流傳熱9.3傳熱過程熱平衡分析13.總傳熱系數(shù)，單位W/m2K

14.------稱為總傳熱熱阻Q的計算15.K的計算〔1〕查經驗數(shù)據：P156表9-1〔2〕現(xiàn)場測定〔3〕公式計算16.考慮到實際傳熱時間壁兩側還有污垢熱阻，那么上式變?yōu)椋?7.9.4工業(yè)加熱載體與冷卻劑9.4.1加熱劑與加熱方法(1)水蒸汽最常用的加熱劑，通常為飽和蒸汽優(yōu)點：潛熱大，消耗少給定壓力下，冷凝溫度恒定給熱系數(shù)大，可在低溫差下操作價廉，無毒無失火危險缺點：溫度高時，壓力較大100

oC：0.1Mpa200

oC：1.56Mpa18.水蒸汽加熱方法：直接加熱：鼓泡器間接加熱：排除器與疏水閥的應用19.(2)熱水一般用于100

oC以下，需高溫時，高壓熱水優(yōu)點：得用二次熱源，節(jié)約能量缺點：給熱系數(shù)低不穩(wěn)定20.〔３〕高溫有機物：400oC〔４〕無機熔鹽：550oC〔３〕其他：液體金屬：300-800oC煙道氣：1100oC電：3000oC21.9.4.2冷卻劑和冷卻過程水：通常10-30

oC，地下水4-15

oC循環(huán)水的使用空氣：冷凍鹽水:制冷劑：氨、氟里昂22.9.5換熱器平安技術9.5.1按換熱器的用途分類加熱器預熱器過熱器蒸發(fā)器再沸器冷卻器冷凝器23.

9.5.2按換熱器傳熱面形狀和結構分類管式換熱器板式換熱器特殊形式換熱器24.

9.5.3按換熱器所用材料分類金屬材料換熱器非金屬材料換熱器25.9.5.4換熱器結構與性能特點列管式換熱器〔管殼式換熱器〕構造26.27.28.溫差在50℃以上時，要考慮溫度補償問題29.溫度補償問題：換熱器兩端管板和殼體是連為一體的。其特點是結構簡單、制造本錢低，適用于殼體和管束溫差小、管外物料比較清潔、不易結垢的場合。當殼體和管子之間的溫差較大(60~70℃)且殼體承受壓力不太高時，可采用補償圈〔又稱膨脹節(jié)〕。補償圈補償-----固定管板式換熱器30.溫度補償問題：浮頭補償------浮頭式換熱器U型管補償------U型管式換熱器一端管板用法蘭與殼體連接固定，另一端在殼體中自由伸縮，整個管束可以由殼體中拆卸出來。適用于殼體與管束間溫差大且需經常進行管內外清洗的場合。用于殼體與管子間溫差大的場合，但管內清洗比較困難。31.選用、設計原那么32.設計方法及步驟：33.強化管式換熱器：翅片管式------橫向傳熱面積大，傳熱效率高，總傳熱系數(shù)為光管的四至八倍。其它類型的換熱器34.35.板式換熱器板式換熱器是由一組波紋金屬板組成,板上有孔,供傳熱的兩種流體通過.金屬板片安裝在一個側面有固定板和活動壓緊板的框架內,并用夾緊螺栓夾緊.板式換熱器作為一種新型、高效、節(jié)能的換熱設備已越來越在眾多領域廣泛應用,并且有逐步取代其它類型之趨勢.

36.螺旋板換熱器：▲傳熱效率高

傳熱效率為列管式換熱器的1~3倍

▲阻力小

以較低的壓力損失，處理大容量蒸氣或氣體；有自清刷能力，因其介質呈螺旋形流動，污垢不易沉積；清洗容易，可用蒸氣或堿液沖洗，簡單易行，適合安裝清洗裝置；介質走單通道，允許流速比其它換熱器高。37.冷入冷出熱入熱出38.冷入冷