奥氏体不锈钢的应力腐蚀开裂05第一章绪论.docx

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1、南京工业大学本科生毕业设计（论文）第一章绪论1.1前言换热器又称热交换器，是把热量从一种介质传给另一种介质的设备。它是化工、石油、食品、能源、制药、机械及其他许多工业部门广泛使用地一种通用设备。换热器不仅是保证某些工艺流程和条件的设备，也是开发利用工艺二次能源，实现余热回收和节能的主要设备[1]0换热器的作用可以是交换热量，即在确定的流体之间，在一定时间内交换一定数量的热量；也可以以回收热量为目的，用于余热利用；还可以是以保证安全为目的，即防止温度升高而引起压力升高造成某些设备被破坏。1.2换热器的分类由于各种换热器的作

2、用、工作原理、结构以及其中工作的流体种类、数量等差别很大，因此，为研究和讨论方便，按照换热器的共同特性加以分类，分类方法有很多[2]01.2.1按用途分类(1)加热器加热器是把流体加热到必要的温度，但加热流体没有发生相的变化，加热介质有水蒸气、导热油、熔盐等。(2)预热器预热器预先加热流体，为工序操作提供标准的工艺参数。(3)过热器过热器用于把流体(工艺气或蒸汽)加热到过热状态。(4)蒸发器蒸发器用于加热流体，达到沸点以上温度，使其流体蒸发，一般有相的变化。(5)冷却器冷却工艺物流的设备，冷却剂有水、氨和氟利昂等。(6)

3、再沸器用于蒸发蒸储塔底部的物料设备。(7)冷凝器蒸储塔顶物流的冷凝或者反应器循环回流的设备。1.2.2按作用原理或传热方式进行分类[3](1)直接接触式换热器直接接触式换热器如图1-1所示，它是利用冷、热流体直接接触，彼3南京工业大学本科生毕业设计（论文）此混合进行热量交换的换热器。直接接触式换热器具有传热效率高、单位容积提供的传热面积大、结构简单和价格便宜等优点，但是仅适用于工艺上允许两种流体混合的场合。(2)蓄热式换热器蓄热式换热器如图1-2所示，它是借助于由固体(如固体填料)构成的蓄热体与冷、热流体交替接触，把热量

4、从热流体传递给冷流体的换热器.蓄热式换热器结构紧凑、价格便宜和单位面积传热面大，故较适用于气气热交换的场合。图1-2蓄热式换热器(3)间壁式换热器间壁式换热器是利用间壁(固体壁面)将进行热交换的冷热两种流体隔开，不相互接触，热量由热流体通过问壁传递给冷流体的换热器。间壁3南京工业大学本科生毕业设计（论文）式换热器是工业中应用最为广泛的换热器，具形式多种多样，如工业中常见的管壳式换热器和板式换热器（如图1-3）都属于间壁式换热器图1-3板式换热器（4）中间载热体式换热器中间载热体式换热器是把两个间壁式换热器由在其中循环的载

5、热体连接起来的换热器。热载体在高温流体换热器和低温流体之间循环，在高温流体换热器接受热量，在低温流体换热器把热量释放给低温流体。1.3管壳式换热器目前，在换热器中应用最多的是管壳式换热器，如图1-4,它是工业过程热量传递中应用最为广泛的一种换热器。虽然管壳式换热器在结构紧凑性、传热强度和单位传热面的金属消耗方面无法与板式或板翅式等紧凑式换热器相比，但管壳式换热器适用的操作温度与压力范围较大，制造成本低，清洗方便，处理量大，工作可靠，长期以来，人们已在其设计和加工制造方面累积了许多的经验，建立了一整套程序，可以容易地查找到

6、其可靠地设计及制造标准，而且方便地使用众多材料制造，设计成各种尺寸及形式，管壳式换热器往往成为人们的首选[4]o图1-4管壳式换热器3南京工业大学本科生毕业设计（论文）1-管子；2-封头；3-壳体；4-接管；5-管板；6-折流板1.3.1基本类型根据管壳式换热器的结构特点，可分为固定管板式、浮头式、U形管式、填料函式和釜式重沸器五类[3]。(1)固定管板式换热器固定管板式换热器的典型结构示意图如图1-5所示，管束连接在管板上，管板与壳体焊接。具优点是结构简单、紧凑，能承受较高的压力，造价低，管程清洗方便，管子损坏时易于更

7、换。缺点是当管束与壳体的壁温或材料的线膨胀系数相差较大时，壳体与管束将产生较大的热应力。这种换热器适用于壳程介质清洁且不易结垢并能进行清洗，管、壳程两侧温差不大或温差较大但壳程压力不高的场合。图1-5固定管板式换热器1一封头；2—法兰；3—排气口；4—壳体；5—换热管；6一波形膨胀节；7—折流板(或支持板)；8—防冲板；9—壳程接管；10—管板；11一管程接管；12一隔板；13一封头；14一管箱；15—排液口；16一定距管；17一拉杆；18一支座；19一垫片；20、21一螺栓、螺母(2)浮头式换热器3南京工业大学本科生毕

8、业设计(论文)浮头式换热器的典型结构示意图见图1-6,两端管板中只有一端与壳体固定，另一端可相对自由移动，称为浮头。具优点是管间与管内清洗方便，不会产生热应力；但其结构复杂，造价比固定管板式换热器高，设备笨重，材料消耗量大，且浮头端小盖在操作中无法检查，制造时对密封要求较高。适用于壳体和管壁之间温差较大或壳程介质易结