换热器（化工设备操作维护课件）

2023/10/24第五章换热器

第一节概述

2023/10/241.按换热器作用原理分类（1）间壁式换热器（间接式）（2）直接接触式换热器（混合式）（3）蓄热式换热器（回流式）（4）中间载热体式换热器（热媒式）2.按换热器的用途分类（1）加热器（2）预热器（3）过热器（4）蒸发器（5）再沸器（6）冷却器（7）冷凝器2023/10/242023/10/243、按换热器传热面形状和结构分类（1）管式换热器（管壳式、蛇管式、套管式、翅片管）（2）板式换热器（平板式、螺旋板、板翅式、热板式）（3）特殊形式换热器（回转式、热管、回流式）4.按换热器所用材料分类（1）金属材料换热器（碳钢、合金钢、铜、铝、钛）（2）非金属材料换热器（石墨、玻璃、塑料、陶瓷）2023/10/24第五章换热器

第二节管式换热器

2023/10/24

§2-1管式换热器的类型

1.管壳式换热器(列管式换热器)优点：结构简单、坚固耐用、造价低廉、用材广泛、清洗方便，单位体积的传热面积、处理能力和操作弹性大，适应能力强，尤其在高温、高压和大型装置中采用更为普遍。工业上使用最广泛的一种换热设备。2023/10/242023/10/24优点：结构简单、紧凑、造价便宜；缺点：管外不能机械清洗，管板、管子和壳体都是刚性连接，。解决方法补偿圈(或称膨胀节)。（1）固定管板式换热器2023/10/242023/10/24(2)浮头式换热器优点：有良好的热补偿性能，管束可从壳体中拔出清洗；缺点：结构复杂，造价较高。2023/10/242023/10/24（3）U型管式换热器

优点：管子受热受冷可以自由伸缩，而与壳体无关。结构比较简单，密封面少，造价低，管束可以拔出清洗。缺点：管内的机械清洗困难，只能走清洁流体。

2023/10/24U型管式换热器

2023/10/242023/10/24（4）填料函式换热器优点：较浮头式换热器结构简单，制造方便，耗材少，造价低；管束可从壳体内抽出，管内管间均可进行清洗，维修方便。缺点：耐压不高，一般小于4MPa，对易燃易爆介质不适用。

2023/10/24（1）沉浸式蛇管换热器优点：结构简单，造价低廉，操作敏感性较小，管子可承受较大的流体介质压力。缺点：传热系数小，传热效率低，需要的传热面积大，设备显得笨重。2.蛇管式换热器2023/10/24（2）喷淋式蛇管换热器

优点：与沉浸式相比较，喷淋式蛇管换热器管外流体的传热系数大，且便于检修和清洗。缺点：体积庞大，冷却水用量较大，有时喷淋效果不够理想。2023/10/243、套管式换热器优点：结构简单，能承受较高压力，应用灵活；缺点：耗材多，占地面积大，难以构成很大的传热面积。他t2023/10/24

4、翅片管换热器（管翅式）翅片管换热器是在管的内或外表面上加装翅片制成，用的翅片有横向和纵向两类2023/10/24

换热器形式结构特点优点关注点固定管板式两端管板和壳体制成一体结构简单、成本低当两流体温差较大时，应考虑热补偿浮头式有一端管板不与外壳连为一体，可以沿轴向自由浮动消除了热应力影响、易清洗和检修结构比较复杂，造价较高U型管式U型管式换热器每根管子都弯成U型结构比浮头式简单、消除了热应力的影响管程不易清理2023/10/24第五章换热器

第三节板式换热器

2023/10/241、平板式换热器

结构：由一组长方形的薄金属板平行排列，夹紧组装于支架上而构成。两相邻板片的边缘衬有垫片，压紧后板间形成密封流体通道，板片通常压制成凹凸的波纹状§3-1板式换热器的类型2023/10/24

（1）板式换热器结构2023/10/241.固定压紧板2.夹紧螺栓3.前端板

4.换热板片5.密封垫片6.后端板

7.下导板8.后支柱9.活动压紧板

10.上导板2023/10/24

（2）板式换热器工作原理2023/10/24结构特点：由两张间隔一定的平行薄金属板卷制而成，在其内部形成两个同心的螺旋形通道。2、螺旋板式换热器螺旋板式和平板式换热器均属高效、紧凑式换热器。一般都不能耐高温高压。2023/10/24I型I型

II型III型2023/10/24螺旋板式换热器的特点优点：1、传热系数2、不易堵塞3、便于控制温度和利用低温热源，4、结构紧凑，制造简便，缺点：1、操作压力和温度不能太高，2、不易检修。2023/10/243、板翅式换热器

我国目前最常用的翅片形式主要有光直型翅片、锯齿型翅片和多孔型翅片。2023/10/24翅片式换热器翅片盘管换热器空调机组表冷器组合式铝合金散热器（T形翅）2023/10/24板翅式换热器的翅片形式2023/10/24板翅式换热器特点优点：1、传热效果好2、结构紧凑、轻巧3、轻巧牢固缺点：1、流道很小，容易堵塞2、对铝不发生腐蚀。2023/10/242023/10/24第五章换热器

第四节传热过程的强化

2023/10/24强化传热的目的：以最小的传热设备获得最大的生产能力。换热器传热关系式Q=KAΔtm一、传热过程的强化途径：1、加大传热面积A.加大传热面积可以增大传热量，但设备增大，投资和维费也随之增加。可采用翅片或螺旋翅片管代替普通金属管。§4-1传热过程的强化2023/10/242、增加平均温度差3、减少传热阻力，增大总传热系数K在一定条件下也可采用逆流代替并流。在理论上可采取提高加热介质温度或降低冷却介质温度的办法，（1）减少壁厚或使用热导率较高的材料；（2）防止污垢形成或经常清除污垢；（3）加大流速，提高湍动程度，减少层流内层的厚度均有利于提高对流传热系数。2023/10/241、流体通道的选择管程：1、不清洁和易结垢的流体。

2、腐蚀性流体

3、压力高的流体

4、有毒流体壳程：1、饱和蒸气

2、被冷却的流体

3、流量小或粘度大的流体

4、若两流体温差较大，h大的走壳程§4-2换热器的设计2023/10/24

2、流体流速的选择在传热系数与流动阻力之间作经济上的权衡。3、冷却介质或加热介质终温的选择在加热剂（或冷却剂）耗量与传热温差之间作经济上的权衡。一般设计时冷却水的温度差可以取5-10℃。

2023/10/24国家标准规定采用的管长有1.5、2、3、6米四种规格，以3米和6米最为普遍。换热管的排列方式：等边三角形排列比正方形排列更为紧凑，管外流体的湍动程度高，给热系数大

4、换热管的规格和排列方法

2023/10/24作用：提高管外的给热系数；形状：园缺型、园盘型、分流型等；5、折流挡板2023/10/246、温差补偿装置固定板式换热器，管壁与壳壁温度差会引起应力，严重会使弯曲变形脱落。所以采用温差补偿装置常用膨胀节，即安在壳体上的挠性构件。U形或Ω形膨胀节。7、管程和壳程数为了提高流体在管内的流速将管束分程，程数太多，流体阻力大，平均温差下降，，管壳式换热器管程数有1、2、4、6.壳方多程可安装与管束平行的隔板实现。2023/10/24第五章换热器

第五节换热器操作与维护

2023/10/24§5-1换热器的基本操作1、换热器的正确使用A、投产前检查仪表是否齐全完好B、输入蒸汽前打开冷凝水排放阀，放空阀C、投产时先通冷流体，后通入热流体D、提前过滤清除杂质，防堵。E、经常查进出口温度与压力F、定期分析流体成分G、定期检查换热器有无渗漏H、定期排放不凝气和冷凝液2023/10/242、操作要点A、蒸汽加热B、热水加热C、烟道气加热D、导热油加热E、水和空气冷却F、冷冻盐水冷却G、冷凝2023/10/24§5-2换热器的维护与保养1、换热器的维护方法（1）列管换热器的维护与保养A、保持设备外部清洁B、保持仪表齐全准确C、有渗漏及时处理D、开停换热器不要太猛E、尽可能减少换热器开停次数F、两年测量换热器壳体厚度2023/10/24（2）板式换热器的维护与保养A、保持设备整洁B、保持仪表灵敏、准确C、定期清理换热器D、组装时螺栓对称拧紧2023/10/242、换热器的清洗A、化学清洗：盐酸溶液加入缓蚀剂。重力法借助重力将酸洗液注入设备灌满。此法简单、耗能少，效果差，时间长。强制循环法靠酸泵使酸液循环。此法清洗效果好、时间短，但复杂。B、机械清洗：用钢丝刷一边旋转一边推进。C、高压水清洗：高压泵喷出高压水清洗。2023/10/24表板式换热器常见故障和处理方法故障产生原因处理方法密封处渗漏A、螺栓紧固不够B、胶垫扭曲或老化A、调整B、重新组装或更换内部介质渗漏A、板片有裂缝B、进出口胶垫不严密C、侧面压板腐蚀A、检查更新B、检查修理C、补焊加工传热效率下降A、板片结垢严重B、过滤器或管路堵塞A、解体清理B、清理§5-3换热器常见故障和处理方法2023/10/24

§5-4热器技术的发展与标准化

换热器技术不断发展，主要成果变现为：一、传热理论创新1