过程设备设计专项课程.ppt

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1、《过程设备设计》第六章16换热设备6.1概述6.1.1换热设备的应用应用广度化工、炼油、动力、食品、轻工、原子能、制药、机械等许多工业部门、换热设备的投资在化工厂约占总投资的10%~20%；在炼油厂约占总投资的35%~40%。实现把冷流体加热或把热流体冷却，把液体气化或把蒸气冷凝成液体等工艺目的；实现把生产过程中的余热或废热回收以便供暖、供汽的工艺目的。应用目的换热设备——使热量从热流体传递到冷流体的设备2冷热流体直接接触、彼此混合为增加冷、热流体的接触面积以充分换热，换热器常采用塔状结构，内设填料和栅板，如冷却塔、气压冷凝器等。特点：传热效率高、设备简单，单位体积传热面积大，但仅适于工

2、艺上允许冷、热流体混合的场合。6.1.2换热设备分类及其特点6.1.2.1按作用原理或传热方式分类直接接触式换热器（混合式换热器）3用固体（如填料或多孔格子砖）作为蓄热体，与热流体和冷流体交替接触，把热流体中的热量传给冷流体特点：冷、热流体均与蓄热体接触，故有少量混合，适于工艺上允许冷、热流体有少量混合的场合。紧凑、便宜、单位体积传热面积大，适于气—气热交换的场合。蓄热式换热器（回热式换热器）45在冷、热流体之间设置器壁隔开，使它们互不接触，由器壁传热应用广泛，如管壳式换热器、板式换热器等间壁式换热器（表面式换热器）两个间壁式换热器分别通过热流体和冷流体，循环流动的载热体将热量从热流体传

3、给冷流体：中间载热体式换热器6管式换热器特点：利用管子壁面传热；坚固、可靠、适应性强、容易制造、能承受较高的压力和温度；目前应用最广泛。6.1.2.2间壁式换热器分类(1)蛇管式换热器a.沉浸式蛇管主要特点：蛇管形状可根据设备外形确定，非常灵活；管子可承受较大的介质压力；管外流体的流速较小，传热效率较低；常用于高压流体（管内流动）的冷却78b.喷淋式蛇管主要特点：管外流体（喷淋水）的流速较快，传热效率较高；冷却水用量大；便于检修和清洗。9(2)套管式换热器主要特点：管内流体与管外流体的流速均较快，传热效率较高；金属耗量大，检修和清洗麻烦；适于高温、高压、小流量的场合。10(3)管壳式换热

4、器主要特点：坚固、易于制造、成本低、选材方便；可靠、处理能力大，适应范围广；传热效率、金属耗量和结构紧凑性等一般；应用非常广泛，耐高压、高温11(4)缠绕管式换热器12主要特点：管子缠绕成单层或多层螺旋管，同层管间不并死，内、外层管间也有间隔，管侧流体是一种流体，壳侧流体是另一种（单通道）或另外多种（多通道）流体（各行其道）；适用于同时处理多种介质、在小温差下需要传递较大热量且管内压力较高的场合。板面式换热器利用板面（壁）传热；流体在较低速度下就能湍动，有利于传热；耐压性能不如管式换热器特点：13主要特点：两张平行板卷制成两个蜗状体，构成两个蜗状通道，分别流通冷、热流体；结构紧凑，单位体

5、积的传热面积约为管壳式换热器的2~3倍，传热效率比其高50%~100%；制造简单、材料利用率高；流道弯曲而流体有惯性，故有自冲刷作用，不易结垢；适于液—液、气—液流体换热，特点适于高粘度、含固体颗粒流体的换热。(1)螺旋板式换热器1415主要特点：类似于板框压滤机，主要由金属板（相当于滤板）、导杆、密封垫及压紧装置组成。金属板冲压成波纹形或槽形等，以增加刚度和流体的湍动，提高传热效率，金属板的边角处开有圆孔，压紧后构成流体的水平通道。导板水平布置，用于支承金属板并在压紧和松开时导向。金属板被压紧时，密封垫使金属板之间构成流体的铅垂通道，且保证密封。松开压紧装置即可清理板间污垢。(2)板式

6、换热器结构复杂、密封易失效、密封垫不允许在高温下工作，通道狭窄堵塞，流体的阻力损失大；传热效率高、清洗和维修方便；适于处理从水到高粘度的液体及需要经常清洗的场合。结构：1617(3)板翅式换热器18主要特点：翅片为波纹状，传热面积大，单位体积内的传热面积约为管壳式换热器的十几~几十倍，换热效率是其3~10倍，单位换热量下的重量是其10%~65%；结构复杂、造价高；流道小、易堵塞、不易清洗、难以维修；适于多种流体在同一换热器内换热，特别适于低温或超低温场合。19主要特点：结构类似于管壳式换热器，但是用板材做成非圆形断面的通道；性能介于管壳式换热器与板式换热器之间。(4)板壳式换热器20主要

7、特点：特殊结构，为满足特殊需要设计(1)石墨换热器耐腐蚀性非常好，适于除强氧化酸以外的各种强腐蚀性介质；导热性好使换热效率高，线膨胀系数小使结构设计容易；抗压不抗拉，脆性大，结构设计时应充分利用该特点；热传导具有各向异性，结构设计时应充分利用该特点；主要结构形式有管壳式和块式。特点：其它型式换热器21主要特点：耐腐蚀，适于强腐蚀介质；韧性好，能制成小口径薄壁软管，使结构紧凑、灵活；强度和导热性较差，适于t<150℃、p<1.5MPa