化工原理 第6章 换热设备

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1、第6章换热设备第6章换热设备6.1概述6.2管壳式换热器的基本结构6.3管壳式换热器的标准系列6.4管壳式换热器的选用及校核计算6.5新型换热器简介6.6传热过程的强化途径6.1概述6.1.1换热器及其作用6.1.2换热器的分类6.1.3间壁式换热器的类型6.1.1换热器及其作用加热原料，如原油被加热；冷却产品，如汽油、煤油、柴油等产品的冷却；余热回收，如常、减压炉顶部的烟气余热回收6.1.2换热器的分类加热器、冷却器、冷凝器、再沸器、蒸发器等按用途分：按冷热流体接触方式分：直接混合式蓄热式间壁式直接混合

2、式：结构简单；传热效率高还可用于气体的除尘、增湿、冷却及蒸汽的冷凝蓄热式：优点：结构简单，耐高温可改进间歇式操作为切换式操作缺点：冷、热流体难免有一定程度的混合间壁式换热器：广泛使用冷流体入口温度t1热流体出口温度T2热流体入口温度T1评价原则是否适用于石油化工生产；其他：结构、清洗和维修、占地面积、造价等等6.1.3间壁式换热器的类型⒈夹套式换热器（Jachettype）主要用于反应过程的加热或冷却，在容器外壁安装夹套制成优点：结构简单缺点：夹套内清洗不便，K小，传热面积A受限㈡蛇管换热器（Coilty

3、peheatexchanger）沉浸式蛇管换热器：喷淋式蛇管换热器：㈢套管换热器（Double-pipetype）优点：构造简单；耐高压；u、A可自由增减；流体可保持纯逆流，利于传热缺点：接头多，易泄漏；单位换热器长度具有的传热面积较小适于流量不大、A较小、要求压强较高或传热效果较好的场合㈣管壳式换热器－列管式换热器封头管束浮头壳体折流挡板管箱管板管程隔板应用最广固定管板式换热器：（Fixed-tube-shellheatexchanger）优点：结构相对简单，应用广泛缺点：壳程不易检修和清洗，因此壳方

4、流体应是较洁净且不易结垢的物料。冷热流体温差不能太大（<50℃)热补偿方式：膨胀节2.浮头式换热器：（Floatingheadheatexchanger）优点：浮头在壳内自由伸缩，适于冷热流体温差较大的情况；管束可从壳体中抽出，便于清洗和检修缺点：结构较复杂，金属耗量较多，造价较高热补偿方式：浮头3.U型管式换热器：（Ubendheatexchanger）优点：U型管壳内自由伸缩，适于温差较大的情况；U型换热管可拉出壳外，便于管外清洗；结构简单（无后管板和浮头），重量轻，耐高温高压缺点：管内清洗困难，要求

5、管程走清洁流体；难于安装折流板；管板利用率低热补偿方式：U型管6.2管壳式换热器的基本结构6.2.1管束6.2.2管箱与浮头6.2.3壳体与封头6.2.1管束管板及管子排列方式：正方形直列正方形错列三角形直列三角形错列折流挡板：作用：提高壳程流体湍动程度，强化传热。型式：圆缺式、圆盘式、缺角式等。圆缺式圆盘式6.2.2管箱与浮头管箱：管程流体进出口的场所，起分配管程流体的作用。浮头：使管程流体在其中改变方向，并使管程与壳程流体分开。管程隔板布置图单管程、双管程流体流动：6.2.3壳体与封头作用：用以约束

6、壳程流体的流动。椭圆封头壳体6.3换热器的标准系列6.3.1换热器型号的表示固定管板式：G-800-I-6-110公称传热面积(m2)公称压力(kgf/cm2)管程数壳体公称直径(mm)换热器形式浮头式：FB-700-135-25-2换热器形式壳体公称直径(mm)公称传热面积(m2)公称压力(kgf/cm2)管程数6.3.2标准换热器的基本参数公称压力、传热面积、管子排列方式、管长、管外径、管子总数、管程数、壳程数、管程与壳程流通面积、折流板间距、折流板缺口拱高等。在设计时可根据要求查取相应的参数。6.4

7、管壳式换热器的选用及校核计算6.4.1选用及设计原则6.4.2选用及设计步骤6.4.1选用及设计原则1.换热器形式的选择：综合考虑冷热流体的温差及壳程流体的性质；2.管子的规格及排列方式：规格：Ф19×2mmФ25×2.5mm两种长度：1.5m、2m、3m、6m，其中3m、6m较多用排列方式：正三角形排列、正方形直列、转角正方形排列3.流体的流速：u↑→α↑，污垢热阻↓→K↑→A↓；但u↑→流动阻力↑，动力消耗↑。适宜的流速既要考虑经济权衡又要兼顾结构上的要求，充分利用工艺上允许的压强降来选择较高的流速

8、是换热器设计的一条重要原则。4.流程的选择：①不洁净和易结垢的流体宜走管程，管内清洗方便;②腐蚀性流体宜走管程；③压强高的流体宜走管程，节省壳体金属消耗量；④饱和蒸汽宜走壳程；⑤被冷却的流体宜走壳程；⑥有毒流体宜走管程；⑦粘度大的液体或流量小的流体宜走壳程；⑧若两流体的温差较大，α大的流体宜走壳程，以减小管壁和壳壁的温度差。5.换热终温：冷热流体两端的温度由工艺条件规定；加热介质或冷却介质出口温度需由设计者确定；设计中，冷却水