熱處理機(jī)械與裝備ppt課件

1、第一節(jié)換熱設(shè)備第一節(jié)換熱設(shè)備一、概述一、概述 換熱器是化工廠、食品廠主要的化工設(shè)換熱器是化工廠、食品廠主要的化工設(shè)備之一。換熱器的類型很多，特點不一，可備之一。換熱器的類型很多，特點不一，可根據(jù)消費工藝要求進(jìn)展選擇。根據(jù)消費工藝要求進(jìn)展選擇。 根據(jù)傳熱原理和實現(xiàn)熱交換的方法，換根據(jù)傳熱原理和實現(xiàn)熱交換的方法，換熱器可分為間壁式、混合式及蓄熱式三類，熱器可分為間壁式、混合式及蓄熱式三類，其中以間壁式換熱器運用最為普遍。其中以間壁式換熱器運用最為普遍。 間壁式換熱器：間壁式換熱器： 是以固體壁面把冷熱流是以固體壁面把冷熱流體隔開，不相混合，經(jīng)過間壁進(jìn)展熱量交換體隔開，不相混合，經(jīng)過間壁進(jìn)展熱量交換

2、有列管式、螺旋板式、板式、夾套式、蛇有列管式、螺旋板式、板式、夾套式、蛇管式、套管式換熱器管式、套管式換熱器 混合式換熱器：被冷凝的蒸汽直接與冷水混合式換熱器：被冷凝的蒸汽直接與冷水接觸進(jìn)展換熱。因此傳熱效果好；設(shè)備構(gòu)造接觸進(jìn)展換熱。因此傳熱效果好；設(shè)備構(gòu)造簡單，僅在允許冷熱流體相互混合時，才干簡單，僅在允許冷熱流體相互混合時，才干運用。運用。 列管式換熱器：列管式換熱器： 列管式換熱器是化工消費中運用最為廣泛的傳熱設(shè)備。列管式換熱器是化工消費中運用最為廣泛的傳熱設(shè)備。優(yōu)點是單位體積所具有的傳熱面積大及傳熱效果好，構(gòu)造優(yōu)點是單位體積所具有的傳熱面積大及傳熱效果好，構(gòu)造簡單，制造的資料范圍較廣，

3、操作彈性也較大。簡單，制造的資料范圍較廣，操作彈性也較大。 板式換熱器：板式換熱器： 板式換熱器優(yōu)點是構(gòu)造緊湊，單位體積設(shè)備提供的傳熱板式換熱器優(yōu)點是構(gòu)造緊湊，單位體積設(shè)備提供的傳熱面積大，總傳熱系數(shù)高，可根據(jù)需求增減板數(shù)以調(diào)理傳熱面面積大，總傳熱系數(shù)高，可根據(jù)需求增減板數(shù)以調(diào)理傳熱面積，檢修和清洗都比較方便等。缺陷是處置量不大，操作壓積，檢修和清洗都比較方便等。缺陷是處置量不大，操作壓強(qiáng)比較低，因受墊片耐熱性能的限制，操作溫度不能太高。強(qiáng)比較低，因受墊片耐熱性能的限制，操作溫度不能太高。 板式換熱器是一種高效換熱設(shè)備，其具有許多獨特的優(yōu)板式換熱器是一種高效換熱設(shè)備，其具有許多獨特的優(yōu)點，在食

4、品、化工、制藥等，工業(yè)中獲得廣泛運用。如在乳點，在食品、化工、制藥等，工業(yè)中獲得廣泛運用。如在乳品消費中，大多用作牛奶的高溫短時間或超高溫殺菌、牛奶品消費中，大多用作牛奶的高溫短時間或超高溫殺菌、牛奶的冷卻；果汁的加熱殺菌和冷卻；啤酒廠用于麥芽汁冷卻等。的冷卻；果汁的加熱殺菌和冷卻；啤酒廠用于麥芽汁冷卻等。 二、板式換熱器二、板式換熱器 1、板式換熱器的任務(wù)原理與構(gòu)造、板式換熱器的任務(wù)原理與構(gòu)造 任務(wù)原理：它是由許多不銹鋼薄片重疊壓緊而成的熱任務(wù)原理：它是由許多不銹鋼薄片重疊壓緊而成的熱交換器，加熱介質(zhì)冷卻介質(zhì)與料液在相鄰兩片間流動，交換器，加熱介質(zhì)冷卻介質(zhì)與料液在相鄰兩片間流動，經(jīng)過金屬片進(jìn)

5、展熱交換。由于金屬片沖壓成特殊外形，且經(jīng)過金屬片進(jìn)展熱交換。由于金屬片沖壓成特殊外形，且板與板的間隙很窄，流動液層很薄，所以換熱效果很好。板與板的間隙很窄，流動液層很薄，所以換熱效果很好。 構(gòu)造：支架、壓緊板、扳手、壓緊螺桿、上導(dǎo)桿、下構(gòu)造：支架、壓緊板、扳手、壓緊螺桿、上導(dǎo)桿、下導(dǎo)桿、固定緊板、換熱片、橡皮墊圈、管接頭等。與板導(dǎo)桿、固定緊板、換熱片、橡皮墊圈、管接頭等。與板框過濾機(jī)類似框過濾機(jī)類似 其流程可根據(jù)工藝要求而定，裝配時一定要嚴(yán)厲按組合其流程可根據(jù)工藝要求而定，裝配時一定要嚴(yán)厲按組合流程陳列。流程組合可分為并聯(lián)、串聯(lián)和混聯(lián)流程。三種流流程陳列。流程組合可分為并聯(lián)、串聯(lián)和混聯(lián)流程。三

6、種流程如下圖：程如下圖：并聯(lián)流程：并聯(lián)流程：流體分別流入平行的流道，然后匯成一股流至出口，總流體分別流入平行的流道，然后匯成一股流至出口，總的流向和單流隙中均為逆流。的流向和單流隙中均為逆流。 串聯(lián)流程：串聯(lián)流程： 流體在經(jīng)過每一垂直流道后，接著就改動方向，冷熱流體在經(jīng)過每一垂直流道后，接著就改動方向，冷熱兩流體的主體流向是逆流，但兩種流體在相鄰流隙中有逆兩流體的主體流向是逆流，但兩種流體在相鄰流隙中有逆流也有并流。流也有并流。 混聯(lián)流程：混聯(lián)流程： 是雙程，是串聯(lián)和并聯(lián)組合，冷熱兩流體的主體是逆是雙程，是串聯(lián)和并聯(lián)組合，冷熱兩流體的主體是逆流，流體在同組的并聯(lián)板隙中流過，然后再流入另一組并流

7、，流體在同組的并聯(lián)板隙中流過，然后再流入另一組并聯(lián)的板隙，它既有組內(nèi)板隙間的并聯(lián)，也有組與組間的串聯(lián)的板隙，它既有組內(nèi)板隙間的并聯(lián)，也有組與組間的串聯(lián)。聯(lián)。 2、板片的構(gòu)造、板片的構(gòu)造 板片是用不銹鋼薄板沖壓而成。板片是用不銹鋼薄板沖壓而成。 薄片的加工與安裝要求：薄片的厚度普通為薄片的加工與安裝要求：薄片的厚度普通為12mm，片與片之間的流道間隙為片與片之間的流道間隙為210mm。這就決議了液層的厚。這就決議了液層的厚度。假設(shè)安裝時不留意，在垂直方向產(chǎn)生相對位移，這樣度。假設(shè)安裝時不留意，在垂直方向產(chǎn)生相對位移，這樣能夠會呵斥兩片接觸，或使縫隙變的很窄，那么流體無法能夠會呵斥兩片接觸，或使縫

8、隙變的很窄，那么流體無法經(jīng)過，所以要求在安裝時各片在導(dǎo)桿上的垂直位置上下經(jīng)過，所以要求在安裝時各片在導(dǎo)桿上的垂直位置上下位置，誤差位置，誤差0.20.25mm。 薄片波紋方式：薄片波紋方式：1、凸起狀板、凸起狀板 其外表上有球形凸起和平頭凸起組合，球形凸起具有其外表上有球形凸起和平頭凸起組合，球形凸起具有使液體呈渦流作用，平頭凸起支承壓差。使液體呈渦流作用，平頭凸起支承壓差。2、三角形波紋板、三角形波紋板3、梯形波紋板、梯形波紋板4、斜紋板、斜紋板5、人字形板、人字形板 普通人字形板的斜紋板的傳熱系數(shù)比平行板大，另外，普通人字形板的斜紋板的傳熱系數(shù)比平行板大，另外，由于多點接受壓力差，所以板的

9、厚度薄，但當(dāng)液體中含有由于多點接受壓力差，所以板的厚度薄，但當(dāng)液體中含有固體時易被堵塞。固體時易被堵塞。 3、墊片、墊片 換熱片懸掛于導(dǎo)桿上，前端有固定板，旋緊在后支架上。換熱片懸掛于導(dǎo)桿上，前端有固定板，旋緊在后支架上。壓緊螺桿可使壓緊板與各傳熱片疊合在一同，片與片之間壓緊螺桿可使壓緊板與各傳熱片疊合在一同，片與片之間在片的周圍用板框橡膠墊圈保證密封，并使兩片間有一定在片的周圍用板框橡膠墊圈保證密封，并使兩片間有一定的空隙，調(diào)理墊圈的厚度即可改動兩片間流體通道的大小。的空隙，調(diào)理墊圈的厚度即可改動兩片間流體通道的大小。 在每片的四角上各開一孔口，借圓環(huán)墊圈的密封作用，在每片的四角上各開一孔口

10、，借圓環(huán)墊圈的密封作用，四個孔中只需兩個孔口可與金屬片一側(cè)的通道相通，另兩四個孔中只需兩個孔口可與金屬片一側(cè)的通道相通，另兩個孔口那么與金屬片的另一側(cè)的通道相通。冷熱流體在薄個孔口那么與金屬片的另一側(cè)的通道相通。冷熱流體在薄片的兩邊交替流動，進(jìn)展熱交換。裝配時，只需轉(zhuǎn)動壓緊片的兩邊交替流動，進(jìn)展熱交換。裝配時，只需轉(zhuǎn)動壓緊螺桿，使壓緊板及換熱片沿著導(dǎo)桿滑動松開，清洗、拆裝螺桿，使壓緊板及換熱片沿著導(dǎo)桿滑動松開，清洗、拆裝很方便。很方便。并并 聯(lián)聯(lián) 流流 程程串串 聯(lián)聯(lián) 流流 程程板片的四角孔的作用及墊片：板片的四角孔的作用及墊片： 波紋金屬片的密封墊圈，只是固定在金屬片的一邊，波紋金屬片的密封

11、墊圈，只是固定在金屬片的一邊，每片上都有四個角孔，它們構(gòu)成流體的通道，在布置墊圈每片上都有四個角孔，它們構(gòu)成流體的通道，在布置墊圈時，必需使薄片組合后構(gòu)成兩種互不通連的冷熱流體進(jìn)入時，必需使薄片組合后構(gòu)成兩種互不通連的冷熱流體進(jìn)入通道，其中有一條通道與兩個角孔相通，所以這兩條通路通道，其中有一條通道與兩個角孔相通，所以這兩條通路彼此依次相向。根據(jù)流體流過金屬片外表的方式不同，波彼此依次相向。根據(jù)流體流過金屬片外表的方式不同，波紋金屬片可分為單側(cè)直流片和對角斜流片。紋金屬片可分為單側(cè)直流片和對角斜流片。 、單側(cè)支流片、單側(cè)支流片 同一種液體的進(jìn)出口角孔，在設(shè)備同一側(cè)的軸線上，將同一種液體的進(jìn)出口

12、角孔，在設(shè)備同一側(cè)的軸線上，將相鄰兩片程度放在一同，可見流體呈直線方向流動，左片上，相鄰兩片程度放在一同，可見流體呈直線方向流動，左片上，第一種流體從左上角孔流入片面，從金屬片下左角流出，兩第一種流體從左上角孔流入片面，從金屬片下左角流出，兩個右角孔用墊圈隔離，在右角孔上第二種液體那么流到傳熱個右角孔用墊圈隔離，在右角孔上第二種液體那么流到傳熱片的另一側(cè)。片的另一側(cè)。特點：特點： 、左右兩片構(gòu)造一樣，組合時，只需把左片旋轉(zhuǎn)、左右兩片構(gòu)造一樣，組合時，只需把左片旋轉(zhuǎn)180即成右片，然后依次一樣地懸吊在導(dǎo)桿上。即成右片，然后依次一樣地懸吊在導(dǎo)桿上。 、同一種流體的進(jìn)出口布置在一側(cè)，使得產(chǎn)品管路、同

13、一種流體的進(jìn)出口布置在一側(cè)，使得產(chǎn)品管路牛奶、果汁之類有能夠與普通流體管路熱水、冷水或牛奶、果汁之類有能夠與普通流體管路熱水、冷水或鹽水分開，防止產(chǎn)品管路與其他消費線相混置，方便管理，鹽水分開，防止產(chǎn)品管路與其他消費線相混置，方便管理，而且既衛(wèi)生又美觀。而且既衛(wèi)生又美觀。 、對角斜流片、對角斜流片 同一種液體進(jìn)出口兩角孔在對角線的兩端點位置上，它同一種液體進(jìn)出口兩角孔在對角線的兩端點位置上，它們左右片的構(gòu)造、墊圈都不一樣。大墊圈圍繞著金屬片的對們左右片的構(gòu)造、墊圈都不一樣。大墊圈圍繞著金屬片的對角線上的兩個角孔，片間流動的總方向是對角線方向。角線上的兩個角孔，片間流動的總方向是對角線方向。 這

14、種流動方式從流體流速的均勻性、傳熱效果與流體阻這種流動方式從流體流速的均勻性、傳熱效果與流體阻力等方面，與單側(cè)直流布置比較沒有顯著差別，但是需求有力等方面，與單側(cè)直流布置比較沒有顯著差別，但是需求有兩種沖模壓制，備用的金屬片相對的也較多，在設(shè)備管理及兩種沖模壓制，備用的金屬片相對的也較多，在設(shè)備管理及外觀上也不及前者。因此較少運用。外觀上也不及前者。因此較少運用。 角孔部位密封墊圈的構(gòu)造角孔部位密封墊圈的構(gòu)造 a正確的正確的b不正確的不正確的構(gòu)造構(gòu)造a ：假設(shè)密封墊圈失效時，流體首先流向設(shè)備外部，：假設(shè)密封墊圈失效時，流體首先流向設(shè)備外部， 容易檢查，而且兩種流體不易相混。容易檢查，而且兩種流

15、體不易相混。構(gòu)造構(gòu)造b ：角孔墊圈與周邊墊圈整體制成的，假設(shè)墊圈失：角孔墊圈與周邊墊圈整體制成的，假設(shè)墊圈失效效 引起液體走漏，呵斥兩種液體滲漏，在外部不引起液體走漏，呵斥兩種液體滲漏，在外部不 易覺察，此構(gòu)造不正確。易覺察，此構(gòu)造不正確。4、板式換熱器的特點、板式換熱器的特點 、有較高的傳熱效率、有較高的傳熱效率 由于兩片間的間隙小，構(gòu)成膜狀流動，使兩流體都有很由于兩片間的間隙小，構(gòu)成膜狀流動，使兩流體都有很高的流速。又因在傳熱面上沖壓成凹凸波紋，那么速度大小高的流速。又因在傳熱面上沖壓成凹凸波紋，那么速度大小和和方向不斷的忽然改動，那么流體呈湍流形狀，減薄邊境層，方向不斷的忽然改動，那么流

16、體呈湍流形狀，減薄邊境層，減減小熱阻，故提高了傳熱系數(shù)小熱阻，故提高了傳熱系數(shù)K值，可達(dá)值，可達(dá)3500500w/m2。 、構(gòu)造緊湊，占地面積小，在較小的任務(wù)體內(nèi)可包容、構(gòu)造緊湊，占地面積小，在較小的任務(wù)體內(nèi)可包容較多的傳熱面積，這是它的最突出的優(yōu)點之一。如較多的傳熱面積，這是它的最突出的優(yōu)點之一。如2501500m2/m3，而管式只需，而管式只需40150m2/m3。 、有較大的順應(yīng)性。當(dāng)要求改動工藝條件和消費才干、有較大的順應(yīng)性。當(dāng)要求改動工藝條件和消費才干時，只需增減傳熱片的數(shù)目，改動組合即可滿足要求。時，只需增減傳熱片的數(shù)目，改動組合即可滿足要求。 、適宜處置熱敏性物料。由于兩片間隙小

17、，物、適宜處置熱敏性物料。由于兩片間隙小，物料以快速膜狀經(jīng)過，不致產(chǎn)生過熱景象，因此用于食品消費料以快速膜狀經(jīng)過，不致產(chǎn)生過熱景象，因此用于食品消費特別適宜。特別適宜。 、拆裝方便、清洗方便。、拆裝方便、清洗方便。 、操作平安，延續(xù)消費，物料在密閉中進(jìn)展，、操作平安，延續(xù)消費，物料在密閉中進(jìn)展，故不染菌。故不染菌。 、熱利用率高。在一套設(shè)備內(nèi)可進(jìn)展加熱和冷、熱利用率高。在一套設(shè)備內(nèi)可進(jìn)展加熱和冷卻，便于熱量回收。卻，便于熱量回收。 、密封周邊長，需求較多的密封墊圈，且墊圈、密封周邊長，需求較多的密封墊圈，且墊圈需經(jīng)常清洗。需經(jīng)常清洗。 、當(dāng)溫度超越、當(dāng)溫度超越60以上時，易產(chǎn)生脫墊景象。以上時

18、，易產(chǎn)生脫墊景象。 、墊圈伸長變形、墊圈伸長變形 (11)、當(dāng)溫度超越、當(dāng)溫度超越120，墊圈易老化，墊圈易老化 (12)、密封圈斷裂，運用壽命短、密封圈斷裂，運用壽命短5、板式換熱器的計算、板式換熱器的計算 主要計算出總的傳熱面積，所需板數(shù)主要計算出總的傳熱面積，所需板數(shù)z和程數(shù)和程數(shù)i0。 關(guān)于總傳熱面積的計算，仍用傳熱根本方程式計算。關(guān)于總傳熱面積的計算，仍用傳熱根本方程式計算。其總的傳熱量可根據(jù)流量、物料比熱、溫差等工藝條件算其總的傳熱量可根據(jù)流量、物料比熱、溫差等工藝條件算出；平均溫差的值也可求出；關(guān)鍵是傳熱系統(tǒng)的計算。出；平均溫差的值也可求出；關(guān)鍵是傳熱系統(tǒng)的計算。計算值，首先需計算出冷熱兩流體的給熱系數(shù)計算值，首先需計算出冷熱兩流體的給熱系數(shù)1與與2的值。的值。例：用薄板換熱器冷卻鮮奶，每小時處置例：用薄板換熱器冷卻鮮奶，每小時處置7