第6章 传热设备精要.ppt

有一端不与壳体相连，可在壳体内自由收缩，因此可完全消除热应力，另一端则仍用法兰与壳体相连，整个管束可以由壳体中拆卸出来。 U形管式换热器每根管子都弯成U形，管子的两端分别安装在同一固定管板的两侧，并用隔板将封头隔成两室，每根管子都可以自由收缩，且与其它管子或壳体无关 提高加热剂温度或降低冷却剂温度要受到工艺条件的限制 如果两侧对流传热系数相差不大，最好同时提高两流体的给热系数 提高给热系数即如何增加湍动程度 由传热板片、密封垫片和压紧装置组成。右图为传热板片的示意图 * 化工原理－－2 0 0 9 一、换热器的分类 按用途分类： 加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器 按冷热流体热量交换方式分类： 混合式、蓄热式和间壁式 主要内容： 1. 根据工艺要求，选择适当的换热器类型； 2. 通过计算选择合适的换热器规格。 Chap 6 传热设备 二、间壁式换热器的类型 （一）夹套式换热器 Chap 6 传热设备 优点：结构简单。 缺点：加热面受容器壁面限制，传热系数不高。 强化措施：釜内加搅拌器，夹套内设置螺旋隔板， 釜内安装蛇管。 Chap 6 传热设备 （二）蛇管式换热器 1. 沉浸式蛇管换热器 Chap 6 传热设备 优点：结构简单，能承受高压，可用耐腐蚀材料制造。 缺点：容器内液体湍动程度低，管外给热系数小。 强化措施：可减少管外空间；容器内加搅拌器。 Chap 6 传热设备 2. 喷淋式 Chap 6 传热设备 优点：结构简单；便于耐腐蚀；管内能耐高压； 管外? 比沉浸式大。 缺点：冷却水喷淋不均匀影响传热效果； 只能安装在室外，占地面积大。 Chap 6 传热设备 （三）套管式换热器 优点：结构简单，能承受高压，应用方便，传热系数大，对数平均推动力大。 缺点：接头多而易漏，占地较大，单位传热面消耗的金属量大。 Chap 6 传热设备 适用于流量不大，所需传热面积不多的场合 （四）列管式换热器 （管壳式换热器） 构造 Chap 6 传热设备 Chap 6 传热设备 圆缺形 加挡板：增大壳程流体的湍动，提高壳程的α 多管程：增大管内流体 u，提高管内的α 圆盘形 挡板 1. 固定管板式换热器 特点：结构简单、制造成本低，适用于壳体和管 束温差小、管外物料比较清洁、不易结垢的场合。 温差在50℃以上时，要考虑温度补偿问题 补偿圈（膨胀节） 补偿圈补偿 Chap 6 传热设备 特点：可完全消除热应力，便于清洗和检修， 结构 复杂。 2. 浮头式换热器 浮头补偿 适用于壳体与管束间温差大且需经常进行管内外清洗的场合。 3. U形管式换热器 特点：结构较浮头简单；但管程不易清洗。 Chap 6 传热设备 三、列管换热器的选用和设计 （一）选用、设计原则 已知：换热任务（一种流体的进、出口温度、流量） 设计内容： 冷却剂或加热剂的选定： 常用的冷却剂： 水、空气、液氨等 常用的加热剂： 水蒸汽、热空气、烟道气、热油等 Chap 6 传热设备 冷、热流体的走向： 管径、管长和管数： 从传热和流动角度综合考虑 Chap 6 传热设备 （二）设计方法及步骤： （三）选用换热器中的有关问题 (1) 流体流经管程或壳程的选择 原则：传热效果好，结构简单，清洗方便 管程：不清洁或易结垢、腐蚀性、压力高的流体。 (2) 流速u u↑→α↑K↑，在同Q、 △tm下A↓，节省设备费； u↑→Hf ↑ ↑ ，操作费用增加； u选择是经济上权衡的问题，但要避免层流流动 Chap 6 传热设备 壳程：饱和蒸汽、粘度大或流量小的流体。 (3) 换热器中管子的规格和排列方式 管子的规格：Φ19×2mm和Φ25×2.5mm 管长：1.5m、2.0m、3.0m、 4.5m、 6.0m、9.0m 排列方式： 正三角形 正方形直列 正方形错列 四、传热过程的强化途径 （一）增大?tm 提高加热剂T1的温度或降低冷却剂t1的温度 两侧变温情况下，尽量采用逆流流动 为了增强传热效率，可采取?tm?、A/V?、K?。 （二）增大A/V 直接接触传热，可增大A 和湍动程度，使Q? Chap 6 传热设备 采用高效新型换热器 改进传热面结构以增大A 和湍动程度，使Q? (a)光直翅片 (b)锯齿翅片 (c)多孔翅片 Chap 6 传热设备 （三）增大K 尽可能利用有相变的热载体（?大） 用?大的热载体 减小金属壁、污垢及两侧流体热阻中较大者的热阻 提高?较小一侧有效 提高?