化工设备基础知识换热设备PPT课件

1、化工设备基础知识 绪论 第一章 化工设备常用材料 第二章 内压容器和外压容器 第三章 化工设备主要零部件 第四章 换热设备 第五章 塔设备 第六章 反应设备 第七章 加热炉和废热锅炉 第八章 油 罐 第1页/共48页第四章 换热设备 概 述 换热设备分类直接接触式 蓄热式 间壁式其它类型换热设备：为满足特殊工艺要求而设计，具有 特殊结构，用特殊材料制造。 石墨换热器、聚四氟乙烯换热器、热管换热器等 管壳式换热器 第2页/共48页换热设备概述 实现物料之间热量传递的节能设备。是化工、石油、轻工、食品、动力、制药、冶金等许多工业部门中广泛应用的一种工艺设备。 对换热设备的要求 满足特定的工艺条件

2、传热效果好、传热面积大、流体阻力小、合理实现所规定的工艺条件。保证结构合理、运行安全可靠。制造、维修方便，操作简单。成本较低，经济合理。 第3页/共48页直接接触式换热设备 冷热两种流体直接接触，在相互混合过程中进行换热。 冷却塔、气压冷凝器 传热效果高，传热面积大，结构简单，价格便宜。 用于工艺上允许两种流体混合的场合。第4页/共48页蓄热式换热设备 让两种温度不同的流体先后交替通过一种固体填料（蓄热体）的表面。 热流体流过蓄热 冷流体流过带走热 结构简单，价格便宜， 两介质少量混合，传 热面积大。 适宜 气气热交换 回转式空气预热器 第5页/共48页间壁式换热设备 利用间壁将冷热流体隔开，

3、传热。 应用广 管式换热设备 结构坚固、操作弹性大、使用材料范围广； 换热效率、设备结构的紧凑性、金属消耗量 板面式换热设备 通过板面传热 螺旋板式换热器板式换热器板翅式换热器板壳式换热器伞板式换热器第6页/共48页管式换热设备（一） 蛇管式换热器 用于需要传热面积不大的场合 高压流体 沉浸式 喷淋式第7页/共48页管式换热设备（二） 套管式换热器 用于所需传热面积不大的场合 高温、高压、小流量流体第8页/共48页管式换热设备（三） 列管式换热器（管壳式）第9页/共48页螺旋板式换热器 两块板卷制焊接而成 适用于液-液、 气-液流体换热 对高粘度流体、含有固 体颗粒的悬浮液尤为合适优点：结构紧

4、凑，传热效率高；制造简单；材料利用率高； 流体单通道螺旋流动，有自冲刷作用，不易结垢； 可呈全逆流流动，传热温差小。缺点：焊接质量，检修较困难，质量大，刚性差。第10页/共48页板式换热器 冷热流体在同一 块板的两侧流过优点：结构紧凑、传热效率高、使用灵活、清洗和维修方便、 能准确控制换热温度。缺点：密封周边太长，不易密封，渗漏的可能性大；承压能 力低；使用温度受密封垫片材料耐温性能的限制不宜 过高；流道狭窄，易堵塞，处理量小；流动阻力大。第11页/共48页板翅式换热器 气-气 气-液 液-液 冷凝、蒸发优点：结构紧凑、轻巧（铝），传热效率高，适应性广。缺点：流道小、易堵塞、结构复杂、造价高、

5、不易清洗、 难以检修等。 用于低温或超低温的场合第12页/共48页板壳式换热器 介于管壳式和板式换热器之间的换热器 用于加热、冷却、蒸发、冷凝等过程组成：板束、壳体优点：结构紧凑、传热效率 高、压力降小、容易 清洗。缺点：焊接质量要求高 第13页/共48页伞板式换热器 由板式换热器演变而来，以伞状板片代替平板片。 适合于液-液、液-蒸汽的热交换 用于处理量小、工作压力和温度较低的场合。优点：结构稳定，板片间易 密封，传热效率高。缺点：流道小、易堵塞。第14页/共48页管壳式换热器 组成：壳体、管束、 管板、折流挡板、管箱、封头 分类固定管板式 图片浮头式 U形管式 图片填料函式 管壳式换热器主

6、要结构 小结 作业 第15页/共48页第16页/共48页第17页/共48页固定管板式换热器 管板与壳体固定连接 仅用于管束和壳体温差不大的情况 优点：结构简单、紧凑、便宜 缺点：管外不能进行机械清洗清洁流体 膨胀节热补偿 第18页/共48页浮头式换热器 一端管板与壳体固定，另一端管板不连浮头 热胀冷缩 适用于管壁与壳壁温差大，管束空间需经常清洗的场合 整个管束可从壳体中拆卸下来 第19页/共48页U形管式换热器 进口、出口在同一管板的两侧自由收缩优点：结构简单，能耐高温、高压缺点：管束不易清洗，管板利用率低（弯曲半径） 用于温差变化大、高温（T500） 或高压（P10MPa）的场合第20页/共

7、48页 管子数目少每根管子与管板单独填料函密封 管子数目多在浮动处用整体填料函密封优点：结构较简单，清洗、维修方便缺点：填料函不耐高压，壳程介质可能通过填料函泄漏 不用于易燃、易爆、有毒和贵重介质填料函式换热器第21页/共48页管壳式换热器主要结构 换热器与管板的连接结构 换热管的选择和排列管 板换热管与管板连接 壳体与管板的连接 折流板与挡板 折流板 支持板旁路挡板 管箱与接管 膨胀节 第22页/共48页换热管的选择和排列 一般用无缝钢管，为了强化传热，可用其它形式 材料：根据工艺条件和介质腐蚀性来选择 金属材料：碳钢、不锈钢、铜、铝等 非金属材料：石墨、陶瓷、聚四氟乙烯 在管板上的排列方式

8、第23页/共48页在管板上的排列方式正三角形：最普遍，可排最多管数，管外不易清洗 第24页/共48页第25页/共48页第26页/共48页管 板 重要受力元件，基本结构： 作用：连接换热器，将管程和壳程分隔 材料：低碳钢、低合金钢、不锈钢、合金钢、 复合钢板第27页/共48页换热管与管板连接 强度胀接 强度焊接 胀焊结合：用于密封性能要求较高、承受疲劳或 振动载荷、有间隙腐蚀的场合。强度胀接加密封焊 辅助性防漏 承载、保证密封强度焊接加贴胀 消除间隙 承载、保证密封第28页/共48页强度胀接 利用胀管器进行，迫使换热管扩张产生塑性变形，与管板贴合。 P设4 MPa T设 300第29页/共48页

9、强度焊接 加工简单，连接强度高 T设300 或 P设4 MPa 第30页/共48页第31页/共48页强度焊接加贴胀 先焊后胀为宜理由：胀管时需要用润滑油，胀后难以清洗，焊时焊 缝中的油污在高温下生成气体，易产生气孔。第32页/共48页壳体与管板的连接 不可拆连接 焊接，用于固定管板式换热器中 可拆连接 法兰连接，用于其它换热器中 第33页/共48页壳体与管板的可拆连接第34页/共48页折 流 板 作用：壳程流体的流速、 流动程度、传热 效率、 壳程流体的传热系数、结垢 类型弓形圆盘-圆环形 结构复杂，不便于清洗 用于压力较高、物料清洁的场合 固定方式 第35页/共48页弓形折流板第36页/共4

10、8页第37页/共48页第38页/共48页折流板的固定方式 用拉杆和定距管固定 拉杆直径10mm 数量4根 焊接 第39页/共48页第40页/共48页支 持 板 折流板 折流、支持 若工艺要求无折流板，且换热器无支撑跨距超过规定时，应增设一定数量的支持板，防管的挠度过大。 支持板的尺寸、形状按折流板 例：管外径10mm，最大无支撑跨度 800mm 管外径14mm，最大无支撑跨度 1100mm 管外径25mm，最大无支撑跨度 1900mm 第41页/共48页旁路挡板 作用： 迫使壳程流体通过管束与管程流体进行换热，防止壳程边缘介质短路而降低传热效率。 第42页/共48页管 箱 管内流体进出的空间，使管程流体均匀地分配与集中 结构与换热器是否需要清洗和是否需要分程有关第43页/共48页第44页/共48页接 管 流体进、出口接管 接管的一般要求接管应与壳体内表面平齐接管应尽可能沿壳体的径向或轴向设置接管与外部管线可采用焊接连接设计温度高于或等于300时，必须采用整体法兰注：不能利用接管进行放气和排液时，