傳熱操作技術(shù)-間壁式換熱器（化工原理課件）

化工原理列管換熱器管殼式換熱器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單堅(jiān)固耐用用材廣泛適應(yīng)性較強(qiáng)列管換熱器說(shuō)明：管程數(shù)增加，流通截面積減小，管內(nèi)流速增加，對(duì)流傳熱系數(shù)增大，強(qiáng)化傳熱阻力損失增大，傳熱平均溫度差減小一般為二、四管程在殼體內(nèi)，也可在與管束軸線平行方向設(shè)置橫向隔板使殼程分為多程，但是由于制造、安裝及維修上的困難，工程上較少使用。折流板04在殼體安裝折流板05沖刷沉積物06010203減小污垢熱阻對(duì)殼體起到支撐作用提高殼程流體流速增大湍動(dòng)程度強(qiáng)化殼程傳熱過(guò)程與此同時(shí)殼體阻力增大系統(tǒng)的動(dòng)力消耗增大管板弓形折流板管板圓盤形折流板

冷、熱流體溫度不同，則殼體和管束受熱不同，其膨脹程度也不同。兩者溫差大于50℃，管子會(huì)扭彎、斷裂或從管板上脫落，毀壞換熱器。從結(jié)構(gòu)上考慮熱膨脹的影響按消除熱應(yīng)力的方式

浮頭式固定管板式

U形管式優(yōu)點(diǎn):結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低。缺點(diǎn):殼程檢修和清洗困難適用場(chǎng)所：殼程必須是清潔、不易產(chǎn)生垢層和腐蝕性小的介質(zhì)。固定管板換熱器(?t<50℃)固定管板式

帶膨脹節(jié)的固定管板換熱器(?t>50℃)固定管板式

補(bǔ)償方法簡(jiǎn)單膨脹節(jié)不能消除太大的熱應(yīng)力一般用于溫差應(yīng)小于70℃，殼程流體壓力不高于600kPa的場(chǎng)合浮頭式

缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，加工困難，金屬耗量大，成本高優(yōu)點(diǎn)：可完全消除熱應(yīng)力，便于檢修和清洗浮頭式

U型管式換熱器U形管式

優(yōu)點(diǎn)：不會(huì)產(chǎn)生熱應(yīng)力，結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，造價(jià)低缺點(diǎn)：U形管內(nèi)不易清洗，因此要求管內(nèi)流體要清潔、不易結(jié)垢適用場(chǎng)所：高溫、高壓U形管式

列管換熱器列管換熱器的結(jié)構(gòu)和分類換熱器結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)換熱器的選型管板封頭殼體管束15.5列管換熱器為減小傳熱過(guò)程中的熱應(yīng)力帶補(bǔ)償圈的固定管板式換熱器U型管式換熱器浮頭式換熱器這3種換熱器是如何消除熱應(yīng)力的？思考題化工原理蛇管換熱器蛇管式換熱器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單制造、安裝、清洗和維修方便價(jià)格低廉適用于高壓流體的冷卻、冷凝根據(jù)管外流體冷卻方式的不同123管徑不宜過(guò)大，一般<76mm蛇管多以金屬管子彎繞而成，或由彎頭、管件和直管連接組成，形狀主要取決于容器的形狀蛇管不能太長(zhǎng)，否則管內(nèi)流阻大，耗能多結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單造價(jià)低廉操作敏感性較小管子可承受較大的流體介質(zhì)壓力

傳熱系數(shù)小

傳熱效率低

需要的傳熱面積大

設(shè)備顯得笨重為提高傳熱系數(shù)可在容器內(nèi)安裝攪拌以提高蛇管外流體速度沉浸式蛇管換熱器高壓流體的冷卻反應(yīng)器的傳熱元件噴淋式換熱器耗水量小安裝在室外通風(fēng)處傳熱效果好圍以百葉窗式的護(hù)墻冷卻水的蒸發(fā)亦能帶走一部分熱量，可以起到降低冷卻水溫度，增大傳熱推動(dòng)力的作用避免水被風(fēng)吹走液-液換熱時(shí)，傳熱系數(shù)為300～1000W/（m2

.℃）僅僅是沉浸式的一半噴淋式換熱器運(yùn)行中還可經(jīng)常清掃管外壁面，提高冷卻效果蒸汽則由上部通入管內(nèi)冷卻器冷凝器熱流體由下部通入管內(nèi)噴淋式換熱器04噴淋式換熱器釀造05010203制冰石油煉制石油化工造氣傳熱管可用鑄鐵制成適用于不適于濃硫酸的冷卻因水源不足或突然停水時(shí)易發(fā)生意外事故的石油產(chǎn)品或有機(jī)氣體的冷卻蛇管換熱器的分類蛇管換熱器的結(jié)構(gòu)工作原理蛇管換熱器沉浸式噴淋式請(qǐng)找一找生活正的蛇管換熱器都有哪些？思考題化工原理強(qiáng)化管式換熱器是不是都能取得良好的傳熱效果呢？螺旋槽管折流桿換熱器

傳熱系數(shù)由原光管折流板換熱器的104.67kJ/m2·h·℃提高到251.21kJ/m2·h·℃，系統(tǒng)阻力降低了37%，噸氨電耗下降100度左右。設(shè)備重量從11.5噸減至6.4噸，換熱面積從400m2減至165m2，設(shè)備造價(jià)由當(dāng)時(shí)的7.5萬(wàn)元降至5.5萬(wàn)元。實(shí)踐證明，強(qiáng)化傳熱元件的使用，使得管內(nèi)外的傳熱效果大大增強(qiáng)，這是為什么呢？常用的強(qiáng)化傳熱元件有哪些呢？降低層流底層的膜厚大大增強(qiáng)傳熱效果傳熱阻力主要集中在層流底層有效降低傳熱熱阻

流體通過(guò)間壁的熱交換熱流體冷流體TtTwtwT1T2t1t2Q增加其湍動(dòng)程度傳熱系數(shù)較小或黏性比較大的流體增強(qiáng)其傳熱效果強(qiáng)化設(shè)備條件強(qiáng)化傳熱元件1.翅片管翅片管橫向翅片縱向翅片與光管的連接應(yīng)緊密無(wú)間04常用連接方法釬焊05010203焊接熱套鑲嵌張力纏繞最為密切,但加工費(fèi)用較高整體軋制整體鑄造機(jī)械加工適用場(chǎng)所：外側(cè)給熱系數(shù)很小的傳熱過(guò)程空氣冷卻器2.縮放管縮放管縮放管3.螺旋槽紋管螺旋槽紋管螺旋槽紋管4.靜態(tài)混合器靜態(tài)混合器5.折流桿換熱器折流桿換熱器010203強(qiáng)化傳熱防止污垢沉積減小流動(dòng)阻力折流桿胺重沸催化焚燒空氣預(yù)熱烴類冷凝催化重整進(jìn)出料換熱折流桿換熱器主要換熱元件是管子顯著地提高工廠的熱能利用效率，降低能耗和生產(chǎn)費(fèi)用一方面另一方面節(jié)約大量金屬管材，降低設(shè)備費(fèi)用翅片管A縮放管B螺旋槽紋管C靜態(tài)混合器D折流桿換熱器E請(qǐng)大家找一找生活中哪些地方用到了翅片管？思考題化工原理板式換熱器間壁式換熱器夾套式換熱器管式換熱器管式換熱器結(jié)構(gòu)不緊湊12高效緊湊的換熱器在管式換熱器的基礎(chǔ)上加以改進(jìn)采用各種板狀換熱表面1.螺旋板式換熱器1，2—金屬片；3—隔板；4，5—冷流體連接管；6，7—熱流體連接管1傳熱系數(shù)大2結(jié)構(gòu)緊湊，單位體積的傳熱面約為列管式的3倍3冷、熱流體間為純逆流流動(dòng),，傳熱平均推動(dòng)力大4由于流速較高以及離心力的作用,在較低的Re下即可達(dá)湍流,使流體對(duì)器壁有沖刷作用而不易結(jié)垢和堵塞04010203優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)檢修困難流體在換熱器內(nèi)做螺旋式流動(dòng)，加上定距片對(duì)流體流動(dòng)的干擾作用，其流動(dòng)阻力較大操作壓強(qiáng)和溫度不能太高，目前操作壓強(qiáng)不大于2MPa,溫度不超過(guò)300~~400℃2.板式換熱器操作靈活性大,檢修清洗方便傳熱系數(shù)K大結(jié)構(gòu)構(gòu)緊湊,單位容積所提供的傳熱面較大在板式換熱器內(nèi),水對(duì)水的傳熱系數(shù)可達(dá)1500~4700W/(m2?℃);板片間隙小，一般為4~6mm，結(jié)構(gòu)緊湊,單位容積所提供的傳熱面比較大，一般為250~1000m2；而管売式換熱器只有40~150m2/m3，板式換熱器的金屬耗量可減少一半以上操作壓強(qiáng)低操作溫度低操作壓強(qiáng)不超過(guò)2MPa,壓強(qiáng)過(guò)高容易滲漏操作溫度受墊片材料的耐熱性限制,一般不超過(guò)250℃缺點(diǎn)1缺點(diǎn)23.板翅式換熱器板翅式換熱器翅片形式越來(lái)越豐富優(yōu)點(diǎn)結(jié)構(gòu)緊湊、傳熱系數(shù)高，能承受很高的壓強(qiáng)和溫度缺點(diǎn)制造工藝復(fù)雜焊接要求高結(jié)構(gòu)緊湊材料消耗低傳熱系數(shù)大各種板式換熱器換熱表面都可