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(chǎn)中傳熱過程危險(xiǎn)性分析化學(xué)工業(yè)與傳熱創(chuàng)造并維持化學(xué)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(gè)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(jié)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(yán)格控制升溫上限和升溫速度放熱過程：抑制反響速度，加設(shè)冷卻裝置和緊急放料裝置加熱介質(zhì)與方法蒸汽或熱水載熱體加熱電加熱加熱過程危險(xiǎn)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(jī)理與傳熱平安分析9.2.1傳熱過程機(jī)理分析4.對(duì)流傳熱：流動(dòng)的流體與外界的傳熱靜止流體與外界的傳熱強(qiáng)制對(duì)流自然對(duì)流對(duì)流傳熱系數(shù)，W/m2K

邊界層是對(duì)流傳熱的主要熱阻所在。ttwQ5.化工生產(chǎn)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(gè)串聯(lián)傳熱環(huán)節(jié)：熱流體側(cè)的對(duì)流傳熱間壁的導(dǎo)熱冷流體側(cè)的對(duì)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(jì)算15.K的計(jì)算〔1〕查經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)：P156表9-1〔2〕現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定〔3〕公式計(jì)算16.考慮到實(shí)際傳熱時(shí)間壁兩側(cè)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(diǎn)：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(jià)廉，無毒無失火危險(xiǎn)缺點(diǎn)：溫度高時(shí)，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(yīng)用19.(2)熱水一般用于100

oC以下，需高溫時(shí)，高壓熱水優(yōu)點(diǎn)：得用二次熱源，節(jié)約能量缺點(diǎn)：給熱系數(shù)低不穩(wěn)定20.〔３〕高溫有機(jī)物：400oC〔４〕無機(jī)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(shù)9.5.1按換熱器的用途分類加熱器預(yù)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)與性能特點(diǎn)列管式換熱器〔管殼式換熱器〕構(gòu)造26.27.28.溫差在50℃以上時(shí)，要考慮溫度補(bǔ)償問題29.溫度補(bǔ)償問題：換熱器兩端管板和殼體是連為一體的。其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(jié)垢的場(chǎng)合。當(dāng)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(shí)，可采用補(bǔ)償圈〔又稱膨脹節(jié)〕。補(bǔ)償圈補(bǔ)償-----固定管板式換熱器30.溫度補(bǔ)償問題：浮頭補(bǔ)償------浮頭式換熱器U型管補(bǔ)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(gè)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(jīng)常進(jìn)行管內(nèi)外清洗的場(chǎng)合。用于殼體與管子間溫差大的場(chǎng)合，但管內(nèi)清洗比較困難。31.選用、設(shè)計(jì)原那么32.設(shè)計(jì)方法及步驟：33.強(qiáng)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(gè)側(cè)面有固定板和活動(dòng)壓緊板的框架內(nèi),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(shè)備已越來越在眾多領(lǐng)域廣泛應(yīng)用,并且有逐步取代其它類型之趨勢(shì).

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(zhì)呈螺旋形流動(dòng)，污垢不易沉積；清洗容易，可用蒸氣或堿液沖洗，簡(jiǎn)單易行，適合安裝清洗裝置；介質(zhì)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