第四章-化工设备选型
优点: 优点:结构简单,加工制造方便,造价低,管内和管间清洗方便。 缺点: 缺点:填料处易泄漏
适用场合: 适用场合: 4MPa 以下,且不适用于易挥发、易燃、易爆、有
板式换热器由固定端板、活动端板、传热板片 、密封垫片、压紧和定位装置等构成。板式换热器 的板面通常做成波形以增加刚度和流体湍流程度 刚度和流体湍流程度, 刚度和流体湍流程度 在板片的四周粘贴垫片,垫片的作用:一是为了密 封;二是隔出两板片之间的流体通道。 优点:板式换热器结构紧凑,传热效率高,便 优点: 于组装和拆卸,清洗、除垢方便; 缺点: 缺点:流道狭窄,处理量小,密封圈也长,流 动阻力大,承压能力差,适应温差和压力都不大的 场合。
三角形排列紧凑,传热效果好, 三角形排列紧凑,传热效果好,同一板上管子比正方形多 10%左右 同一体积传热面积更大。 左右, 排10%左右,同一体积传热面积更大。适用于壳程介质污 垢少,且不需要进行机械清洗的场合。 垢少,且不需要进行机械清洗的场合。
优点: 管内和管间清洗方便,不会产生热应力。 优点: 管内和管间清洗方便,不会产生热应力。 缺点: 结构复杂,设备笨重,造价高, 缺点: 结构复杂,设备笨重,造价高,浮头端小盖在 操作中无法检查。若浮头密封失效, 操作中无法检查。若浮头密封失效,将导致两 种介质的混合,且不易觉察。 种介质的混合,且不易觉察。 适用场合:壳体和管束之间壁温相差较大, 适用场合:壳体和管束之间壁温相差较大,或介质易结垢 场合。 场合。
管间形成一条直线通道,便于机械清洗。 管间形成一条直线通道,便于机械清洗。要经常清洗 管子外表面上的污垢时,多用正方形排列。 管子外表面上的污垢时,多用正方形排列。
应用最为广泛,形式多种多样, 应用最为广泛,形式多种多样, 如管壳式换热器、 如管壳式换热器、板式换热器等
管壳式换热器由管束、管板、壳体,各种接管等主要部件组成。 根据其结构特点,可分为固定管板式、浮头式、U形管式、填 管板式、浮头式、 形管式、 料函式等四种形式。
结构简单,传热效果好,但不能用于发生 结构简单,传热效果好, 反应或有影响的流体之间局限:只适用于 反应或有影响的流体之间 只适用于 允许两流体混合的场合。 允许两流体混合的场合。
蓄热式换热器利用冷热两种流体交替通过 换热器内的同一通道而进行热量传递。 换热器内的同一通道而进行热量传递
适用场合:特别适用于管内走清洁而不易结垢的高温、高压、 适用场合:特别适用于管内走清洁而不易结垢的高温、高压、腐蚀性大 的物料。 的物料。
结构: U形管式换热器内只有一块管板,管束弯成U形,管子两端都固定 结构 在一块管板上。 优点:结构简单,价格便宜,承受能力强,不会产生热应力。 优点:结构简单,价格便宜,承受能力强,不会产生热应力。管束可以抽出 清洗。 缺点: 管板利用率低, 管内清洗不便, 缺点:布管少,管板利用率低,管子坏时不易更换。管内清洗不便,管束中间部
(1)不洁净和易结垢的流体宜走管程。 1 不洁净和易结垢的流体宜走管程。 (2)有腐蚀性的流体应走管程。 2 有腐蚀性的流体应走管程。 (3)压强高的流体应走管程。 3 压强高的流体应走管程。 (4)饱和蒸汽宜做壳程。 4 饱和蒸汽宜做壳程。 (5)被冷却的流体易走壳程。 5 被冷却的流体易走壳程。 (6)流量小粘度大的流体一般走壳程为宜。 6 流量小粘度大的流体一般走壳程为宜。
温度较高的场合, 温度较高的场合,但有 交叉污染, 交叉污染,温度波动大
蓄热式换热器 局限:不能用于两流体不允许混合的场合 不能用于两流体不允许混合的场合
利用间壁(固体壁面)进行热交换。 利用间壁(固体壁面)进行热交换。 冷热两种流体隔开,互不接触, 冷热两种流体隔开,互不接触,热量 由热流体通过间壁传递给冷流体。 由热流体通过间壁传递给冷流体。
• 1)加热或冷却介质物性。 加热或冷却介质物性。 • 2)工艺所需温差、操作温度、压力,满足 工艺所需温差、操作温度、压力, 工艺和操作要 • 3)要求达到交换的热负荷量,满足经济上 要求达到交换的热负荷量, 的要求 • 4)对清洗、维修的要求 对清洗、 • 5)设备结构材料、尺寸和空间的限制。 设备结构材料、尺寸和空间的限制。
优点: 优点:传热效率很高(为管壳式换热器的3~10倍),单位体积内传热 面积大,适应性广; 缺点: 缺点:制造难度大,清洗与检修困难。板翅片换热器可用于冷凝和 蒸发,特别适应低温和超低温操作。
螺旋板换热器由螺旋板、 顶盖、接管口等组成。螺 旋板由两张卷制成螺旋状 的金属板制成。 优点:螺旋板式换热器结构 优点 紧凑(单位体积内传热面积 是管壳式换热器的2—3倍) ,传热效率高(可达管壳式 换热器的2倍)有自冲刷作 用,不易结垢; 缺点: 缺点 : 不能承受高压,适用 于粘性流体或含有固体颗 粒的悬浮液的换热。
板翅式换热器由隔板、翅片、封条等组成,它是在两块平行金属隔板之间 放置波纹状的金属导热翅片,并在其两侧边缘以封条密封而组成单元体, 对各单元体进行不同的组合和适Hale Waihona Puke Baidu的排列,并用钎焊焊牢,组成板束,把 若干板束按需要组装,便构成不同的流型,冷、热两种流体分别流过间隔 排列的冷流层和热流层进行热量传递。
板壳式换热器由壳体和板束组 成。壳体形状随板束形状而异, 多数是圆筒形,结构与管壳式壳 体相似。板束是由若干长度不等 的基本元件组成。每一元件由两 块节距相等的冷轧成型的金属板 条,组合并缝焊接而成。基本元 件的横截面呈现扁平状流道, 板壳式换热器结构紧凑,容易清 洗,压力降小,传热效率高,但 制造工艺较复杂,焊接技术要求 板壳式换热器常用于加热、 高。板壳式换热器常用于加热、 板壳式换热器常用于加热 冷却、冷凝、蒸发等过程。 冷却、冷凝、蒸发等过程
固定管板式换热器的管束两端通过焊接或胀接固定在管板上。 固定管板式换热器的管束两端通过焊接或胀接固定在管板上。 胀接固定在管板上 物流误差大于60 设置膨胀节或挠性管板,最大温差120℃。 物流误差大于 ℃设置膨胀节或挠性管板,最大温差 优点:结构简单、紧凑、能承受较高的压力,造价低, 优点:结构简单、紧凑、能承受较高的压力,造价低,管 程清洗方便,管子损坏时易于堵管或更换。 程清洗方便,管子损坏时易于堵管或更换。 缺点:不易清洗壳程,壳体和管束中可能产生较大的热应力。 缺点:不易清洗壳程,壳体和管束中可能产生较大的热应力。 适用场合:适用于壳程介质清洁,不易结垢, 适用场合 : 适用于壳程介质清洁 , 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。 以及温差不大或温差虽大但是壳程压力不大的场合。
在多程换热器中多采 用组合排列方法。 用组合排列方法。即 每一程中都采用三角 形排列法, 形排列法,而在各程 之间, 之间,为了便于安装 隔板, 隔板,则采用正方形 排列法。 排列法。
开车前,应检查压力表,温度计,安全阀,以及有关阀门是否完好。 ① 开车前,应检查压力表,温度计,安全阀,以及有关阀门是否完好。②在通入 热流体之前,应先打开冷凝水排放阀门,排除积水和污垢,打开放空阀, 热流体之前,应先打开冷凝水排放阀门,排除积水和污垢,打开放空阀,排除 空气和其他不凝性气体。 空气和其他不凝性气体。 换热器开车生产时,要先通入冷流体,待换热器中液位达到规定位置时, ③换热器开车生产时,要先通入冷流体,待换热器中液位达到规定位置时,缓慢或 分次通入热流体,做到先预热后加热,切忌骤冷骤热以免换热器受到损坏, 分次通入热流体,做到先预热后加热,切忌骤冷骤热以免换热器受到损坏,影 响其使用寿命。 响其使用寿命。 进入换热器的冷热流体如果含有大颗粒固体杂质和纤维质, ④进入换热器的冷热流体如果含有大颗粒固体杂质和纤维质,一定要提前过滤和清 防止堵塞通道。 除,防止堵塞通道。 根据工艺要求,调节冷,热流体的流量,使其达到所需要的温度。 ⑤根据工艺要求,调节冷,热流体的流量,使其达到所需要的温度。 经常检查冷热流体的进出口温度和压力变化情况,发现温度,压力有异常, ⑥经常检查冷热流体的进出口温度和压力变化情况,发现温度,压力有异常,应立 查明原因,及时消除故障。 即,查明原因,及时消除故障。 定期分析流体的成分,根据成分变化确定有无内漏, ⑦定期分析流体的成分,根据成分变化确定有无内漏,以便及时进行堵管或换管处 理。 定期排放不凝性气体和冷凝液,以免影响传热效果;根据换热器传热率下降情报, ⑧定期排放不凝性气体和冷凝液,以免影响传热效果;根据换热器传热率下降情报, 应及时对换热器进行清洗,以消除污垢。 应及时对换热器进行清洗,以消除污垢。 ⑨定期检查换热器有无渗漏,外壳有无变形以及有无振动,若有应及时处理。 定期检查换热器有无渗漏,外壳有无变形以及有无振动,若有应及时处理。 停车时,应先关闭热流体的进口阀门,然后关闭冷流体进口阀门, ⑩停车时,应先关闭热流体的进口阀门,然后关闭冷流体进口阀门,并将管程及壳 程流体排净,以防冻裂和产生腐蚀。 程流体排净,以防冻裂和产生腐蚀。
• • • • • • • (1)满足换热基本要求 ) 物料进出口温度考虑) (2)终端温差(P91物料进出口温度考虑) ) 物料进出口温度考虑 (3)流速 ) 允许压力降范围) (4)压降(P92允许压力降范围) ) 允许压力降范围 设计的关键) (5)传热总系数(设计的关键) ) (6)污垢系数 ) 制造与安装的标准化) (7)结构标准(制造与安装的标准化) )
直接接触式) ( 直接接触式 ) 通过冷热流体 直接混合 进行热量交换的设备称为混合式换热器, 进行热量交换的设备称为混合式换热器 或直接式换热器,如冷却塔、气压冷凝 器、在传质的同时进行传热的塔设备等。
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