管壳式换热设备结构及检修.ppt

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1、管壳式换热器结构与检修高密度聚乙烯装置李岩书第一节换热设备的类型及应用一、换热设备的应用◆定义使传热过程得以实现的设备称之为换热设备。换热器是用来完成各种不同传热过程的设备。换热器质量好坏的衡量标准：1）先进性—传热效率高，流体阻力小，材料省；2）合理性—可制造加工，成本可接受；3）可靠性—强度满足工艺条件。二、换热设备的分类◆根据不同的目的，换热器可以分为：1、冷却器1）用空气作介质——空冷器2）用氨、盐水、氟里昂等冷却到0℃～－20℃——保冷器2、冷凝器1）分离器2）全凝器3、加热器（一般不

2、发生相变）1）预热器——粘度大的液体，喷雾状不好，预热使其粘度下降；2）过热器——加热至饱和温度以上。4、蒸发器——发生相变5、再沸器6、废热锅炉◆根据不同的目的，换热器可以分为：1、管式2、板式3、翅片式1、管式换热器1）沉浸式换热器这种换热器是将金属管弯绕成各种与容器相适应的形状（多盘成蛇形，常称蛇管），并沉浸在容器内的液体中。蛇管内、外的两种流体进行热量交换。几种常见的蛇管形式如图所示。优点：结构简单、价格低廉，能承受高压，可用耐腐蚀材料制造缺点：容器内液体湍动程度低，管外对流传热系数小。

3、演示2）喷淋式换热器喷淋式换热器也为蛇管式换热器，多用作冷却器。这种换热器是将蛇管成行地固定在钢架上，热流体在管内流动，自最下管进入，由最上管流出。冷水由最上面的淋水管流下，均匀地分布在蛇管上，并沿其两侧逐排流经下面的管子表面，最后流入水槽而排出，冷水在各排管表面上流过时，与管内流体进行热交换。这种换热器的管外形成一层湍动程度较高的液膜，因而管外对流传热系数较大。另外，喷淋式换热器常放置在室外空气流通处，冷却水在空气中汽化时也带走一部分热量，提高了冷却效果。因此，和沉浸式相比，喷淋式换热器的传热

4、效果要好得多。优点：它还便于检修和清洗等。缺点：喷淋不易均匀。3）套管式换热器套管式换热器是由大小不同的直管制成的同心套管，并由U型弯头连接而成。每一段套管称为一程，每程有效长度约为4~6m，若管子过长，管中间会向下弯曲。在套管式换热器中，一种流体走管内，另一种流体走环隙适当选择两管的管径，两流体均可得到较高的流速，且两流体可以为逆流，对传热有利。优点：套管式换热器构造较简单，能耐高压，传热面积可根据需要增减，应用方便缺点：管间接头多，易泄露，占地较大，单位传热面消耗的金属量大。因此它较适用于流

5、量不大，所需传热面积不多而要求压强较高的场合。演示4）列管式换热器优点：单位体积所具有的传热面积大，结构紧凑、紧固传热效果好。能用多种材料制造，故适用性较强，操作弹性较大，尤其在高温、高压和大型装置中多采用列管式换热器。在列管式换热器中，由于管内外流体温度不同，管束和壳体的温度也不同，因此它们的热膨胀程度也有差别。若两流体的温差较大，就可能由于热应力而引起设备变形，管子弯曲，甚至破裂或从管板上松脱。因此，当两流体的温差超过50℃时，就应采用热补偿的措施。根据热补偿方法的不同，列管式换热器分为以下

6、几种主要形式：演示（1）固定管板式换热器优点：结构简单、紧凑、布管多，管内便于清洗，更换、造价低，应用广泛。管坏时易堵漏。缺点：不易清洗壳程，一般管壳壁温差大于50℃，设置膨胀节（补偿器）固定管板式换热器1—封头；2—法兰；3—排气口；4—壳体；5—换热管；6—波形膨胀节；7—折流板（或支持板）；8—防冲板；9—壳程接管；10—管板；11—管程接管；12—隔板；13—封头；14—管箱；15—排液口；16—定距管；17—拉杆；18—支座；19—垫片；20、21—螺栓、螺母适用场合：适用于壳程介质清

7、洁，不易结垢，管程需清洗以及温差不大或温差虽大但是壳程压力不大的场合。演示(2)浮头式换热器浮头式换热器的特点是有一端管板不与外壳连为一体，可以沿轴向自由浮动。这种结构不但完全消除了热应力的影响，且由于固定端的管板以法兰与壳体连接，整个管束可以从壳体中抽出优点：管束可以抽出，便于清洗；缺点：换热器结构较复杂，金属耗量较大。适用场合：适用于介质易结垢的场合。浮头式换热器1—防冲板；2—折流板；3—浮头管板；4—钩圈；5—支耳演示(3)U型管式换热器U型管式换热器每根管子都弯成U型，进出口分别安装在

8、同一管板的两侧，封头用隔板分成两室。这样，每根管子可以自由伸缩。而与其他管子和壳体均无关。这种换热器结构比浮头式简单，重量轻，但管程不易清洗，只适用于洁净而不易结垢的流体。优点：结构简单，造价低，壳程可清洗，一个管板，管子可自由伸缩，无温差应力；缺点：管程不能清洗，管板上布管少，结构不紧凑，管子坏时不易修补。适用场合：适用于管、壳壁温差较大的场合，尤其是管内介质清洁不易结垢的高温、高压、腐蚀性较强的场合。U形管式换热器1—中间挡板；2—U形换热管；3—排气口；4—防冲板；5—分程隔板演示第二节管