传热技术-认识化工传热过程及设备

Contents目1传热的三种方式2工业常用的传热方式3化工传热设备录化工单元操作技术传热操作技术化工单元操作技术传热操作技术一、传热的三种方式：发生在相互接触的物质之间和物质内部，传热靠微观粒子的运动而完成，无物质的宏观位移热传导对流传热辐射传热发生在流体内部，且流体有宏观位移靠电磁波传热自然对流强制对流化工单元操作技术传热操作技术二、工业常用的传热方式间壁式换热器直接接触式换热器蓄热式换热器化工单元操作技术传热操作技术间壁式换热器

管壳式换热器是一种传统的、应用最广泛的热交换设备。由于它结构坚固，且能选用多种材料制造，故适应性极强，尤其在高温、高压和大型装置中得到普遍应用。按用途分：加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器、再沸器按结构分：管式——套管式、列管式、蛇管式等板式——螺旋板式、平板式等三、化工传热设备化工单元操作技术传热操作技术间壁式换热器套管式列管式夹套式1、夹套式换热器优点：结构简单，热流体通过间壁将热量传递给冷流体，容器内安装有搅拌装置，增强液体的强制对流，可提高传热性能。缺点：传热系数低，传热面又受容器的限制，难以即时移走大量的反应热。适用：传热量不太大的场合。(一）板式换热器2、板式换热器优点：结构紧凑，单位体积设备所提供的传热面积大，总传热系数大，可根据需要增减板数以调节传热面，检修和清洗都方便。是比较新型的换热器。缺点：造价高，处理量不大，操作压强要求较低，温度也不能过高，过高会影响垫片的耐热性。适用：低温、低压场合。3、螺旋板式换热器优点：螺旋通道中的流体由于惯性离心力的作用和定距柱的干扰，在较低雷诺数下即达到湍流，并且允许选用较高的流速，故传热系数大；由于流速较高，又有惯性离心力的作用，流体中的悬浮物不易沉积下来，故螺旋板式换热器不易结垢和堵塞；由于流体的流程长和两流体可完全逆流接触，故可在较小的温差下操作，能充分利用低温热源；结构紧凑，单位体积的传热面积约为列管式换热器的3倍。缺点：操作温度和压力不宜太高，目前最高操作压力为2MPa，温度在400℃以下；因整个换热器为卷制而成，一旦发现泄漏，维修很困难。1、列管式换热器特点：应用非常广泛。单位体积所具有的传热面积大及效果好，而且结构简单，操作弹性大，可用多种材料制造，适用性较强等，尤其在高温、高压和大型装置上多采用列管换热器。在列管换热器中，由于管内、外流体温度不同，管束和管壳的温度也不相同，因此他们的热膨胀程度也有差别。若两流体温度相差大，则热应力可能引起设备的变形、管子的弯曲，甚至破裂。通常，当两流体的温差超过50℃时，就应采取热补偿措施。（二）管式换热器列管式换热器化工单元操作技术传热操作技术单程列管式换热器1—外壳2—管束3、4—接管5—封头6—管板7—挡板双程列管式换热器1—壳体2—管束3—挡板4—隔板化工单元操作技术传热操作技术（1）固定管板式换热器（2）U形管换热器（3）浮头式换热器根据热补偿方式的不同，列管换热器的主要型式有以下3种：（1）固定管板式换热器优点：结构简单、紧凑、造价便宜缺点：管外不能机械清洗，当壳程压强超过0.6MPa时，由于补偿厚，难以伸缩，失去温差补偿作用。适用：壳壁与管壁温差低于60～70℃和壳程流体压强不高（不超过0.6MPa）时，可采用补偿圈（又称膨胀节）。化工单元操作技术传热操作技术（1）温度补偿问题：

换热器两端管板和壳体是连为一体的。其特点是结构简单、制造成本低，适用于壳体和管束温差小、管外物料比较清洁、不易结垢的场合。当壳体和管子之间的温差较大(60~70℃)且壳体承受压力不太高时，可采用补偿圈（又称膨胀节）。补偿圈补偿——固定管板式换热器（2）U形管换热器优点：结构简单，重量轻，管子受热或受冷时可以自由伸缩。缺点：弯管加工量较大，管板利用率差，同时管内很难机械清洗，中心处的管子不便调换。适用：用于壳体与管子间温差大的场合。温度补偿问题：U型管补偿。（3）浮头式换热器优点：有良好的热补偿性能，可以将管束从壳体中拉出清洗、检修，管子受热或受冷时可以自由伸缩。缺点：结构较复杂，金属耗量多，造价比管板式约高20%。适用：由于内有填料函，因此一般只适用于压强在2.1MPa以下及温度在350℃以下的情况，且壳程不能用于易燃、易爆、有毒、易挥发的流体。另外也适用于壳体与管束间温差大且需经常进行管内外清洗的场合。温度补偿问题：浮头补偿。2、套管式换热器

套管式换热器1—内管2—外管优点：耐高温，结构简单，传热面积根据需要易于增减。缺点：单位传热面的金属消耗量大，接头多，易泄露，难于构成很大的传热面，传热速度差，占地又较大，工厂用的不多。适用：传热面积不太大的要求。3、蛇管式换热器蛇管式换热器是管式换热器中结构最简单、操作最方便的一种换热设备。通常按照换热方式不同，将蛇管式换热器分为沉浸式和喷淋式两类。沉浸式蛇管换热器的优点是结构简单、价格低廉、便于防腐蚀、能承受高压。其缺点是由于容器的体积较蛇管的体积大得多，管外流体的传热膜系数较小，故常需加搅拌装置，以提高其传热效率。与沉浸式蛇管换热器相比，喷淋式蛇管换热器具有检修清理方便，传热效果好等优点。其缺点是体积庞大，占地面积大；冷却水量较大，喷淋不易均匀。蛇管式换热器因结构简单、操作方便，常被用于制冷装置和小型制冷机组中。4、翅片管换热器优点：扩大传热面积，增加流体的湍动，提高换热器的传热效果，总传热系数为光管的四至八倍。一般来说，当两种流体的对流传热系数之比为3︰1或更大时，宜采用此换热器。适用：低翅