《化工单元操作技术》课件-传热的基本方式及换热器分类

传热的基本方式及换热器分类目录Contents01传热过程的应用02传热的基本方式03换热器分类定义与概念01定义：传热即热量传递，凡是有温度差存在的地方就必然有热量传递。02推动力：热量传递是由物体内或系统内两部分之间的温度差而引起的，热量传递方向总是由高温处自动地向低温处移动。传热过程的推动力是温度差。Part.1传热过程的应用传热过程的应用反应釜物料加热或冷却RTO焚烧炉设备的余热回收利用管路的保温热量与冷量的回收利用02物料的加热或冷却01设备与管路的保温03Part.2传热的基本方式传热的基本方式热传导是热量通过物质内部微观粒子的热运动而进行的热量传递过程，不需要物质的宏观流动。气体：分子做不规则热运动时相互碰撞的结果固体：导电体自由电子在晶格间的运动非导电体：通过晶格结构的振动实现液体：热传导和热对流的相互作用特点：静止介质中的传热，没有物质的宏观位移热传导01传热的基本方式对流02热辐射03自然对流：由于流体内温度不同造成的浮升力引起的流动。强制对流：流体受外力作用而引起的流动。特点：流动介质中的传热，流体作宏观运动物体因热的原因发出辐射能的过程称为热辐射。能量转移、能量形式的转化。不需要任何物质作媒介。Part.3换热器分类换热器分类【换热设备概念】主要用于将热量从高温流体传递到低温流体，以满足工艺过程的温度要求，并可作为回收余热和废热的有效装置。（一）传热方式分类混合式换热器：通过两种流体的直接接触和混合来实现热量交换。

换热器分类蓄热式换热器间壁式换热器热介质先通过加热固体物质达到一定温度后，冷介质再通过固体物质被加热，冷热交替使之达到传递热量的目的。主要用于回收和利用高温废气的热量。主要应用于需要高温预热空气的场合，如空气预热器等。固定床蓄热式换热器是其中一种类型。是冷、热两种介质被固体间壁隔开，并通过间壁进行热量交换。冷、热流体在各自流道中流动，通过固体壁面隔开，热量通过壁面传递。特别适用于介质不允许掺混的场合。结构形式多样，包括管式换热器、板面式换热器和空冷器等。工业使用比例占99%换热器分类（二）间壁式换热器种类、结构及优缺点沉浸式蛇管换热器（1）沉浸式蛇管换热器：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：容器体积比管子大得多,管外流体表面传热系数较小；管内清洗不便。管式换热器换热器分类（二）间壁式换热器种类、结构及优缺点（2）喷淋式换热器：喷淋式换热器这种换热器是将换热管成排地固定在钢架上，热流体在管内流动，冷却水从上方喷淋装置均匀淋下。优点：便于检修和清洗、传热效果也较好。缺点：喷淋不易均匀。喷淋式换热器管式换热器换热器分类（二）间壁式换热器种类、结构及优缺点套管式换热器将两种尺寸不同的标准管连接成为同心圆的套管，然后用180°的回弯管将多段套管串联而成。优点：构造简单；能耐高压；传热面积可调；液体流速可调。内外流体走向可调（顺、逆）。缺点：管间接头较多，易发生泄漏；单位长度具有传热面积较小。套管式换热器换热器分类（二）间壁式换热器种类、结构及优缺点固定管板式换热器（1）固定管板时换热器：两端管板和壳体连接成一体，换热管为直管，固定在两端管板上。优点：单位体积所具有的传热面积较大以及传热效果较好；结构简单，造价低廉制造等，缺点：由于壳程不易检修和清洗，因此壳方流体应是较洁净且不易结垢的物料。当两流体的温度差较大时，需考虑热补偿。列管式换热器换热器分类（二）间壁式换热器种类、结构及优缺点（2）U型管式换热器：换热管为U型管，固定在管板上。当管子受热(或受冷)时，管束可以自由伸缩，而与外壳的膨胀无关，壳体无需热补偿。优点：结构也较简单，重量轻，适用于高温和高压的场合。缺点：管内清洗比较困难，因此管内流体必须洁净。U型管式换热器列管式换热器换热器分类（二）间壁式换热器种类、结构及优缺点（3）浮头式换热器：两端管板之一不与外壳固定连接，该端称为浮头。当管子受热(或受冷)时，管束连同浮头可以自由伸缩，而与外壳的膨胀无关。优点：管束可从壳体中抽出，便于清洗和检修。缺点：与固定管板式和U型管式换热器相比，构较复杂，造价较高。浮头式换热器列管式换热器换热器分类（二）间壁式换热器种类、结构及优缺点翅片式换热器（1）翅片管换热器结构：管子表面上装有径向或轴向翅片，分为高翅片和低翅片。优点：能够显著地提高气体传热的效果，减少了换热器的体积和金属材料缺点：制造工艺复杂，成本高。因为清洗困难，要求流经翅片流体要清洁。翅片管式换热器翅片管式换热器换热器分类（二）间壁式换热器种类、结构及优缺点翅片式换热器（2）翅片板换热器：在两块平行的薄金属板间，夹着波纹状的金属翅片，两边以侧条密封，组成一个单元体。将各单元体进行不同的叠积和适当地排列，再用钎焊给予固定，即可得到常用的逆、并流和错流的板翅式换热器的组装件，称为芯部或板束。优点：总传热系数高，传热效果好；结构紧凑；轻巧牢固。缺点：流道很小，易堵塞；清洗、检修困难金属翅片板翅式换热器换热器分类（二）间壁式换热器种类、结构及优缺点夹套换热器如右图结构所示：夹套装在容器的外部，形成密闭的空间，为载热体或载冷体通路。优点：主要应用于反应过程的加热或冷却。缺点：传热系数较低，传热面又受容器的限制，因此适用于传热量不太大的场合。套换热器换热器分类（二）间壁式换热器种类、结构及优缺点板式换热器板式换热器板式换热器的结构原理：许多冲压有波纹薄板按一定间隔，四周通过垫片密封，并用框架和压紧螺旋重叠压紧而成，板片和垫片的四个角孔形成了流体的分配管和汇集管，将冷热流体分开，使其分别在每块板片两侧的流道中流动，通过板片进行热交换。换热器分类（二）间壁式换热器种类、结构及优缺点螺旋板式换热器优点：结构紧凑，允许流速较高；流体沿螺旋方向流动，滞流层薄，传热系数