《化工设备使用与维护》第三章--换热设备的使用与维护.docx

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1、第三章换热设备的使用与维护第一节换热设备工作过程及类型 第二节换热设备的结构 第三节换热设备的使用与维护第一节换热设备工作过程及类型一、换热设备工作过程 (一)热量的传递方式①传导传热②对流传热③辐射传热（二）换热设备的换热过程传热过程可分为三步，①热流体将热量传给固体壁面（对流传热）②热量从壁的热侧传到冷侧（热传导）③热量从壁的冷侧面传给冷流体（对流传热） 壁的面积称为传热面，是间壁式换热器的基本尺寸。提高传热速率的方法：①增大传热面积（翅片管、波纹管等）②提高传热系数（增加流速、选择相变温度、选择导热性能好的材料作为换热元件等）③

2、增大冷热流体的温度差（冷热流体逆流等）二、换热设备的类型（一）按用途分类①冷却器：用水或其它冷却介质冷却液体或气体。②冷凝器：冷凝蒸气或混合蒸气。③加热器：用蒸汽或其他高温载热体来加热工艺介质，以提高其温度。④换热器：在两个不同工艺介质之间进行显热交换，即在冷流体被加热的同时，热流体被冷却。⑤再沸器：用蒸汽或其他高温介质将蒸馏塔底的物料加热至沸腾，以提供蒸馏时所需的热量。⑥蒸气发生器：用燃料油或气的燃烧加热生产蒸气。⑦过热器：将水蒸气或其他蒸气加热到饱和温度以上。⑧废热锅炉：凡是利用生产过程中的废热来产生蒸气的统称为废热锅炉。（二）按

3、换热方式分类1、间壁式换热器间壁式换热的特点是冷、热流体被一固体隔开，分别在壁的两侧流动，不相混合，通过固体壁进行热量传递。2、直接接触式传热直接接触式传热的特点是冷、热两流体在传热器中以直接混合的方式进行热量交换，也称混合式换热。 3、蓄热式换热器 蓄热式换热器是由热容量较大的蓄热室构成。室中充填耐火砖作为填料，当冷、热流体交替的通过同一室时，就可以通过蓄热室的填料将热流体的热量传递给冷流体，达到两流体换热的目的。（三）按形状分类 板面式：管壳式：固定管板式 浮头式 U形管式 填料涵式釜式双套管式套管式蛇管式 管式：板式螺旋板式板翅

4、式 伞板式 板壳式（三）换热设备性能对比及选择1、换热器的基本要求①热量能有效地从一种流体传递到另一种流体，即传热效率高，单位传热面上能传递的热量多。②换热器的结构能适应所规定的工艺操作条件，运转安全可靠，密封性好，清洗、检修方便，流体阻力小。③要求价格便宜，维护容易，使用时间长。2、换热器性能对比及选择①流体的性质（比热、传热系数、黏度、腐蚀性、热敏性、结垢情况以及是否有磨蚀性颗粒）。②换热介质的流量、操作温度、压力。③随着生产技术的不断发展，换热器适用范围在不断地发展。第二节换热设备的结构一、管壳式换热器的结构类型及特点 常用的管

5、壳式换热器有固定管板式、浮头式和U形管式。固定管板式换热器结构简单，造价低，制造容易，管程清洗检修方便。壳程清洗困难，管束制造后有温差应力存在，当冷热两流体的平均温差较大，或壳体和传热管材料热膨胀系数相差较大、热应力超过材质的许用应力时，在壳体上应设膨胀节，由于膨胀节不能承受较大内压，所以换热器壳程压力不能太高。 固定管板式换热器适用于两种介质温差不大（一般应低于30℃），或温差较大但壳程压力不高的条件。浮头式换热器的优点是壳体和管束的温差不受限制，管束清洗和检修较为方便，管程、壳程均容易清扫。缺点是结构复杂，密封要求较高，一旦泄漏在

6、线处理较为困难。一般在温差较大的化工单元操作中设置浮头式换热器。U形管式换热器，克服了固定管板式和浮头式换热器的缺点，但在U形拐弯处很难清洗干净，更换管子较为困难，特别是管板中心部的U形管，泄漏后只能堵管，要想更换管子必须从管板处全部切除，造成很大浪费。U形管换热器适用于两种流体温差较大，且壳程易结垢的条件。1、固定管板式换热器固定管板式换热器主要有外壳、管板、管束、封头压盖等部件组成，如上图所示。其结构特点是在壳体中设置有管束，管束两端用焊接或胀接的方法将管子固定在管板上，两端管板直接和壳体焊接在一起，壳程的进出口管直接焊在壳体上，

7、管板外圆周和封头法兰用螺栓紧固，管程的进出口管直接和封头焊在一起。管束内根据换热管的长度设置了若干块折流板。这种换热器，管程可以用隔板分成任何程数。应用极为广泛。2、浮头式换热器浮头式换热器主要由壳体、浮动式封头管箱、管束等部件组成，如上图所示。它的一端管板固定在壳体与管箱之间，另一端管板可以在壳体内自由移动，也就是壳体和管束热膨胀可自由，故管束和壳体之间没有温差应力。一般浮头设计成可拆卸结构，使管束可自由地抽出和装入。浮头式换热器的浮头也有不同的结构型式，常用的如图所示，它是用钳形环和螺栓使浮头和管板密封贴合，以使管内和管间流体互不

8、渗漏。这种结构现在用的不多了。根据设计规范，采用了图B所示结构，即浮头盖法兰直接和钩圈用螺栓紧固，使浮头法兰和活动的管板密封贴合，虽然减少了管束的有效传热面积，但密封性可靠，整体也较紧凑。3、U形管换热器U形管式换热器的