传热操作技术-间壁式换热器（化工原理课件）

化工原理列管换热器管壳式换热器结构简单坚固耐用用材广泛适应性较强列管换热器说明：管程数增加，流通截面积减小，管内流速增加，对流传热系数增大，强化传热阻力损失增大，传热平均温度差减小一般为二、四管程在壳体内，也可在与管束轴线平行方向设置横向隔板使壳程分为多程，但是由于制造、安装及维修上的困难，工程上较少使用。折流板04在壳体安装折流板05冲刷沉积物06010203减小污垢热阻对壳体起到支撑作用提高壳程流体流速增大湍动程度强化壳程传热过程与此同时壳体阻力增大系统的动力消耗增大管板弓形折流板管板圆盘形折流板

冷、热流体温度不同，则壳体和管束受热不同，其膨胀程度也不同。两者温差大于50℃，管子会扭弯、断裂或从管板上脱落，毁坏换热器。从结构上考虑热膨胀的影响按消除热应力的方式

浮头式固定管板式

U形管式优点:结构简单，成本低。缺点:壳程检修和清洗困难适用场所：壳程必须是清洁、不易产生垢层和腐蚀性小的介质。固定管板换热器(∆t<50℃)固定管板式

带膨胀节的固定管板换热器(∆t>50℃)固定管板式

补偿方法简单膨胀节不能消除太大的热应力一般用于温差应小于70℃，壳程流体压力不高于600kPa的场合浮头式

缺点：结构较复杂，加工困难，金属耗量大，成本高优点：可完全消除热应力，便于检修和清洗浮头式

U型管式换热器U形管式

优点：不会产生热应力，结构较简单，造价低缺点：U形管内不易清洗，因此要求管内流体要清洁、不易结垢适用场所：高温、高压U形管式

列管换热器列管换热器的结构和分类换热器结构的设计换热器的选型管板封头壳体管束15.5列管换热器为减小传热过程中的热应力带补偿圈的固定管板式换热器U型管式换热器浮头式换热器这3种换热器是如何消除热应力的？思考题化工原理蛇管换热器蛇管式换热器结构简单制造、安装、清洗和维修方便价格低廉适用于高压流体的冷却、冷凝根据管外流体冷却方式的不同123管径不宜过大，一般<76mm蛇管多以金属管子弯绕而成，或由弯头、管件和直管连接组成，形状主要取决于容器的形状蛇管不能太长，否则管内流阻大，耗能多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

传热系数小

传热效率低

需要的传热面积大

设备显得笨重为提高传热系数可在容器内安装搅拌以提高蛇管外流体速度沉浸式蛇管换热器高压流体的冷却反应器的传热元件喷淋式换热器耗水量小安装在室外通风处传热效果好围以百叶窗式的护墙冷却水的蒸发亦能带走一部分热量，可以起到降低冷却水温度，增大传热推动力的作用避免水被风吹走液-液换热时，传热系数为300～1000W/（m2

.℃）仅仅是沉浸式的一半喷淋式换热器运行中还可经常清扫管外壁面，提高冷却效果蒸汽则由上部通入管内冷却器冷凝器热流体由下部通入管内喷淋式换热器04喷淋式换热器酿造05010203制冰石油炼制石油化工造气传热管可用铸铁制成适用于不适于浓硫酸的冷却因水源不足或突然停水时易发生意外事故的石油产品或有机气体的冷却蛇管换热器的分类蛇管换热器的结构工作原理蛇管换热器沉浸式喷淋式请找一找生活正的蛇管换热器都有哪些？思考题化工原理强化管式换热器是不是都能取得良好的传热效果呢？螺旋槽管折流杆换热器

传热系数由原光管折流板换热器的104.67kJ/m2·h·℃提高到251.21kJ/m2·h·℃，系统阻力降低了37%，吨氨电耗下降100度左右。设备重量从11.5吨减至6.4吨，换热面积从400m2减至165m2，设备造价由当时的7.5万元降至5.5万元。实践证明，强化传热元件的使用，使得管内外的传热效果大大增强，这是为什么呢？常用的强化传热元件有哪些呢？降低层流底层的膜厚大大增强传热效果传热阻力主要集中在层流底层有效降低传热热阻

流体通过间壁的热交换热流体冷流体TtTwtwT1T2t1t2Q增加其湍动程度传热系数较小或黏性比较大的流体增强其传热效果强化设备条件强化传热元件1.翅片管翅片管横向翅片纵向翅片与光管的连接应紧密无间04常用连接方法钎焊05010203焊接热套镶嵌张力缠绕最为密切,但加工费用较高整体轧制整体铸造机械加工适用场所：外侧给热系数很小的传热过程空气冷却器2.缩放管缩放管缩放管3.螺旋槽纹管螺旋槽纹管螺旋槽纹管4.静态混合器静态混合器5.折流杆换热器折流杆换热器010203强化传热防止污垢沉积减小流动阻力折流杆胺重沸催化焚烧空气预热烃类冷凝催化重整进出料换热折流杆换热器主要换热元件是管子显著地提高工厂的热能利用效率，降低能耗和生产费用一方面另一方面节约大量金属管材，降低设备费用翅片管A缩放管B螺旋槽纹管C静态混合器D折流杆换热器E请大家找一找生活中哪些地方用到了翅片管？思考题化工原理板式换热器间壁式换热器夹套式换热器管式换热器管式换热器结构不紧凑12高效紧凑的换热器在管式换热器的基础上加以改进采用各种板状换热表面1.螺旋板式换热器1，2—金属片；3—隔板；4，5—冷流体连接管；6，7—热流体连接管1传热系数大2结构紧凑，单位体积的传热面约为列管式的3倍3冷、热流体间为纯逆流流动,，传热平均推动力大4由于流速较高以及离心力的作用,在较低的Re下即可达湍流,使流体对器壁有冲刷作用而不易结垢和堵塞04010203优点缺点检修困难流体在换热器内做螺旋式流动，加上定距片对流体流动的干扰作用，其流动阻力较大操作压强和温度不能太高，目前操作压强不大于2MPa,温度不超过300~~400℃2.板式换热器操作灵活性大,检修清洗方便传热系数K大结构构紧凑,单位容积所提供的传热面较大在板式换热器内,水对水的传热系数可达1500~4700W/(m2・℃);板片间隙小，一般为4~6mm，结构紧凑,单位容积所提供的传热面比较大，一般为250~1000m2；而管売式换热器只有40~150m2/m3，板式换热器的金属耗量可减少一半以上操作压强低操作温度低操作压强不超过2MPa,压强过高容易渗漏操作温度受垫片材料的耐热性限制,一般不超过250℃缺点1缺点23.板翅式换热器板翅式换热器翅片形式越来越丰富优点结构紧凑、传热系数高，能承受很高的压强和温度缺点制造工艺复杂焊接要求高结构紧凑材料消耗低传热系数大各种板式换热器换热表面都可