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文档简介
1、1,9、加热及传热过程的安全分析,2,9.1 化工生产中传热过程危险性分析,化学工业与传热 创造并维持化学反应需要的温度条件 合成氨:470-520度 氨氧化法制备硝酸:800度 涉及到的两个过程:吸热与放热 创造并维持单元操作过程需要的条件 蒸发、结晶、蒸馏、干燥等过程需要热量的传入或输出 热能综合与回收 传热回收,综合利用 隔热与限热 减小能量的损失,维持系统温度,利于安全,3,传热过程安全分析: 加热过程:明确规定和严格控制升温上限和升温速度 放热过程:抑制反应速度,加设冷却装置和紧急放料装置 加热介质与方法 蒸汽或热水 载热体加热 电加热 加热过程危险性分析 蒸汽或热水 载热体加热 电
2、加热,4,9.2 工业传热过程机理与传热安全分析,9.2.1 传热过程机理分析,5,对流传热:,流动的流体与外界的传热,静止流体与外界的传热,强制对流,自然对流,6,化工生产中的热交换,热流体,冷流体,目的不同,加热剂:水蒸汽、热水、油,冷流体:冷水、空气、盐水,7,分类,9.2.2 典型换热过程安全分析,8,间壁式换热器,9,10,11,12,列管式换热器,13,三个串联传热环节: 热流体侧的对流传热 间壁的导热 冷流体侧的对流传热,9.3 传热过程热平衡分析,14,15,-称为总传热热阻,Q的计算,16,K的计算,(1)查经验数据:P156表9-1 (2)现场测定 (3)公式计算,17,考
3、虑到实际传热时间壁两侧还有污垢热阻,则上式变为:,18,9.4 工业加热载体与冷却剂,9.4.1 加热剂与加热方法 (1)水蒸汽 最常用的加热剂,通常为饱和蒸汽 优点: 潜热大,消耗少 给定压力下,冷凝温度恒定 给热系数大,可在低温差下操作 价廉,无毒无失火危险 缺点: 温度高时,压力较大 100 oC:0.1Mpa 200 oC:1.56Mpa,19,水蒸汽加热方法: 直接加热:鼓泡器 间接加热:排除器与疏水阀的应用,20,(2)热水 一般用于100 oC以下,需高温时,高压热水 优点: 得用二次热源,节约能量 缺点: 给热系数低 不稳定,21,()高温有机物:400 oC ()无机熔盐:5
4、50 oC ()其他: 液体金属:300-800 oC 烟道气:1100 oC 电:3000 oC,22,9.4.2 冷却剂和冷却过程 水:通常10-30 oC,地下水4-15 oC 循环水的使用 空气: 冷冻盐水: 制冷剂:氨、氟里昂,23,9.5 换热器安全技术,9.5.1 按换热器的用途分类 加热器 预热器 过热器 蒸发器 再沸器 冷却器 冷凝器,24,9.5.2 按换热器传热面形状和结构分类 管式换热器 板式换热器 特殊形式换热器,25,9.5.3 按换热器所用材料分类 金属材料换热器 非金属材料换热器,26,9.5.4 换热器结构与性能特点,列管式换热器(管壳式换热器),构造,27,
5、28,29,温差在50以上时,要考虑温度补偿问题,30,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(6070 )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,31,温度补偿问题:,浮头补偿-浮头式换热器 U型管补偿-U型管式换热器,一端管板用法兰与壳体连接固定,另一端在壳体中自由伸缩,整个管束可以由壳体中拆卸出来。 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。,用于壳体与管子间温差大的场合,但管内清洗比较困难。,32,选用
6、、设计原则,33,设计方法及步骤:,34,强化管式换热器: 翅片管式-横向传热面积大,传热效率高,总传热系数为光管的四至八倍。,其它类型的换热器,35,36,板式换热器,板式换热器是由一组波纹金属板组成,板上有孔,供传热的两种流体通过.金属板片安装在一个侧面有固定板和活动压紧板的框架内,并用夹紧螺栓夹紧. 板式换热器作为一种新型、高效、节能的换热设备已越来越在众多领域广泛应用,并且有逐步取代其它类型之趋势.,37,螺旋板换热器:,传热效率高传热效率为列管式换热器的13倍 阻力小以较低的压力损失,处理大容量蒸气或气体;有自清刷能力,因其介质呈螺旋形流动,污垢不易沉积;清洗容易,可用蒸气或碱液冲洗,简单易行,适合安装清洗装置;介质走单通道,允许流速比其它换热器高。,38,冷入,冷出,热入,热出,39,冷入,冷出,
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