兰换热器(化工)

三.换热器,一、概述换热器：实现热量交换的设备。换热器是工艺过程必不可少的单元设备，广泛用于石油、化工、轻工、制药、食品、机械、冶金、动力等工程领域中。,二、分类:按用途：预热器：用于流体的预热，以提高整套工艺装置的效率。加热器：用于把流体加热到所需温度，被加热流体在加热过程中不发生相变。冷却器：用于冷却流体，使其达到所需温度。冷凝器：用于冷却凝结性饱和蒸汽，使其放出潜热而凝结液化再沸器：用于加热已被冷凝的液体，使其再受热汽化。为蒸馏过程专用设备。蒸发器：用于加热液体，使其蒸发汽化。,按传热特征直接接触式：冷、热流体直接混合,按传热特征直接接触式：冷、热流体直接混合,凉水塔是用来冷却循环水的，具体方式是将温度较高的循环水从塔顶喷淋下来（有点像下雨），在这个过程中与空气充分接触换热，达到冷却的目的，所以你看到冒出来的都是白色的水汽，而不是灰黑色的烟,蓄热式：,间壁式：冷、热两流体由金属壁隔开，不直接接触,借助于热容量较大的固体蓄热体，将热量由热流体传给冷流体。当蓄热体与热流体接触时，从热流体处接受热量，蓄热体温度升高，然后与冷流体接触，将热量传递给冷流体，蓄热体温度下降，从而达到换热的目的。特点是结构简单，可耐高温，体积庞大，不能完全避免两种流体的混和。适于高温气体热量的回收或冷却。,1、夹套式换热器,结构及用途：在容器外壁安装夹套制成。主要用于反应过程的加热或冷却。优点：结构简单缺点：传热面受容器壁面限制，传热系数小。为提高传热系数，可在釜内安装搅拌器。,一、间壁式换热器的类型,2、沉浸式蛇管换热器,结构：这种换热器多以金属管子绕成，或制成各种与容器相适应的情况，并沉浸在容器内的液体中。,优点：结构简单，便于防腐，能承受高压。缺点：由于容器体积比管子的体积大得多，因此管外流体的对流传热系数较小。为提高传热系数，容器内可安装搅拌器。,3、喷淋式换热器,结构：将蛇管成排地固定于钢架上，被冷却的流体在管内流动，冷却水由管上方的喷淋装置中均匀淋下，故又称喷淋式冷却器。,优点：传热推动力大，传热效果好，便于检修和清洗缺点：喷淋不易均匀,4、套管式换热器,优点：进行热交换时使一种流体在内管流过，另一种则在套管间的环隙中通过。流速高，传热系数大，逆流流动，平均温差最大，结构简单，能承受高压，应用方便。,结构：将两种直径大小不同的直管装成同心套管，并可用U形肘管把管段串联起来，每一段直管称作一程。,缺点：介质流量较小，热负荷不大。,5、列管式换热器,列管式换热器又称为管壳式换热器，是最典型的间壁式换热器，历史悠久，应用广泛。优点：单位体积设备所能提供的传热面积大，传热效果好，结构坚固，可选用的结构材料范围宽广，操作弹性大，大型装置中普遍采用。常见的类型有：固定板式换热器、U形管换热器、浮头式换热器。,（1）列管式换热器的结构,结构：壳体、管束、管板、折流挡板和封头。一种流体在管内流动，其行程称为管程；另一种流体在管外流动，其行程称为壳程。管束的壁面即为传热面。,管束结构,结构示意,单程：流体在管内每通过管束一次一管程流体在管外每通过壳体一次一壳程多程：多管程：封头内设置分程隔板，单管程多管程,多壳程：相当于单壳程串联，传热面积增大,流通截面积：,传热面积：,管程数，流通截面积，管内流速，i，可强化传热,单管程换热器管、壳程流体流动,双管程换热器内的流体流动,常用形式：弓形、圆盘形,折流挡板,作用：提高壳程流体湍动程度(Re100湍流),增大0，强化传热。冲刷沉积物，减小污垢热阻；对壳体起支撑作用。,代价：壳体阻力，系统动力消耗,弓形,圆盘形,（2）分类及特点,管、壳温度不同，产生热应力，当t50时，管弯曲、断裂或管板变形，为此，采用各种补偿办法消除或减小热应力。,固定管板式安装膨胀节U形管式本身具有补偿能力浮头式本身具有补偿能力,根据所采取的温差补偿措施，列管式换热器可分为：,a）固定管板式换热器,特点：结构简单，成本低，可能产生较大的热应力，壳程不易机械清洗；适用：壳程流体不易结垢或容易化学清洗，壳体与传热管壁温度之差小于50C，否则加膨胀节。,b）U形管换热器,特点：具有温度补偿作用，管程不易清洗。适用：可用于高温高压，适用于管程为洁净而不易结垢的流体。,结构:,U型管换热器内的流体流动,c）浮头式换热器,结构:,特点：消除了温差应力、便于清洗和检修；结构复杂、成本高，但应用广泛。,6、其他类型换热器,（1）各种板式换热器,优点：传热系数大、结构紧凑、操作灵活性大、金属材料消耗量低、加工容易、检修清洗方便。缺点：允许操作压力比较低、