换热器培训讲座课件PPT.ppt

中石油管道局维抢修分公司 罐清洗维修处 薛彦军,换热设备培训,目录,一、换热器的概述 二、换热设备的分类 三、换热器型号的表示方法 四、换热器的日常检查内容 五、换热器的正确使用方法,一、换热器的概述,（一）定义,换热器是用来完成各种不同传热过程的设备。,1、如：开水锅炉、水杯、冰箱、空调等。,2、是许多工业部门广泛应用的通用工艺设备。通常，在化工厂的建设中，换热器约占总投资的11 40 。,那么衡量一台换热器好坏的标准是什么呢？,3.可靠性,满足操作条件 ,强度足够,保证使用寿命,（二）衡量标准,2.合理性,1.先进性,可制造加工，成本可接受,传热效率高，流体阻力小，材料省,二、换热设备的分类,冷却器,冷凝器,蒸发器（发生相变）,加热器（一般不发生相变）,再沸器,废热锅炉,(一)按照用途分类,1、混合式换热器（直接接触式） 2、蓄热式（回热式） 3、间壁式（表面式换热器）,（二）按传热方式或工作原理分类,1、混合式换热器 （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，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。,结构简单，传热效果好，但不能用于发生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。,直接接触式换热器,2、蓄热式（回热式）,温度较高的场合，但有交叉污染，温度波动大,图7-2蓄热式换热器,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。,局限：不能用于两流体不允许混合的场合。,又称表面式换热器 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，热量 由热流体通过间壁传递给冷流体。,应用最为广泛，形式多种多样， 如管壳式换热器、板式换热器等,间壁式换热器,1.管式换热器,2.板式换热器,按照结构分类,间壁式换热器的主要类型 。,管式换热器 管式换热器是以管子作为传热元件的传热设备。常用的管式换热器有套管式、蛇管式、螺旋管式和管壳式。,(1)套管式换热器 套管式换热器由两根不同直径、同心组装的直管和连接内管的U形弯管所组成,进行换热的两种流体分别进入内管和内、外管的环形通道进行换热(通常采用逆流方式)。当需要较大传热面积时，可将几段套管串联排列。 优点：结构简单，传热面积可调整； 缺点：金属消耗量大，且弯管连接处易发生泄漏。 套管式换热器多用于流量较小而压力较高的两流体传热，常用作冷却器和冷凝器。,套管式换热器,(2)蛇管式换热器 蛇管式换热器由弯曲成蛇形的管子组成。蛇管的弯曲形状有折曲形、螺旋形、方形、盘形等形状。 蛇管的材料常有钢管、有色金属管、陶质管、石墨管等。蛇管式换热器有沉浸式和喷淋式两种结构。,(3)螺旋管式换热器 螺旋管式换热器是由一组或多组缠绕成螺旋状的管子置于壳体之中制成的。 优点：结构紧凑、传热面比直管大。 缺点：管内的清洗较困难，可用于较高粘度的流体加热或冷却。,(4)管壳式换热器与列管式换热器 管壳式换热器是由圆柱形壳体和安装在壳体内的许多管子组成的管束构成的。管壳式换热器是间壁式换热设备中应用最多的一种结构形式。 结构上与列管式换热器完全一样,只是使用方式不一样. 区别：列管式是料液走管程(就是管子里面),冷却水走壳程(管子和壳之间),管壳式正好相反.,管壳式换热器,列管式换热器,管壳式换热器,管壳式换热器虽然在传热效率、结构紧凑性、金属消耗量等方面不及板面式换热器等其他新型换热装置，但是它具有结构坚固、操作弹性大、材料范围广、适应性强等自身独特的优点，因而它能够在各种换热器的竞相发展中得以继续存在，目前仍然是化工生产中换热设备的主要形式，特别是在高温、高压和大型换热器中占有绝对优势。,固定管板式换热器,浮头式换热器,U形管式换热器,填料函式换热器,基本类型,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、填料函式等四种形式。,固定管板式换热器,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。,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。,缺点：壳体和管束中可能产生较大的热应力。,为减少热应力，通常在固定管板式换热器中设置柔性元件（如膨胀节、挠性管板等），来吸收热膨胀差。,带膨胀节的固定管板式换热器,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。,固定管板式换热器,浮头式换热器,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，浮头端小盖在 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。,适用场合：壳体和管束之间壁温相差较大，或介质易 结垢的场合。,图7-6浮头式换热器,图7-7浮头结构,浮头式换热器,U形管式换热器,优点：结构简单，价格便宜，承受能力强，不会产生热应力。,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，管束中间部分的管子难以更换,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。,结构： U形管式换热器内只有一块管板，管束弯成U形，管子两端都固定在一块管板上。,U型管式换热器,U形管式换热器,U形管式换热器,U形管式换热器,U形管式换热器,填料函式换热器,填料函式密封,填料函式换热器,结构：这种设备的结构特点与浮头式换热器相类似，浮头部分露在壳体以外，在浮头与壳体的滑动接触面处采用填料函式密封结构。由于采用填料函式密封结构，使得管束在壳体轴向可以自由伸缩，不会产生壳壁与管壁热变形差而引起的热应力。其结构较浮头式换热器简单，加工制造方便，节省材料，造价比较低廉，且管束从壳体内可以抽出，管内、管间都能进行清洗，维修方便。,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：填料处易泄漏。,适用场合：4MPa 以下，且不适用于易挥发、易燃、易爆、有毒及贵重介质，使用温度受填料的物性限制。,填料函式换热器,管壳式换热器的常见故障及排除方法,壳壳式换热器在使用的过程中，最容易发生故障的是作为换热元件的管子。流体对管束的冲刷、腐蚀，都可能造成管子的损坏。因此在日常的维护中应经常对换热器进行检查，以便及时发现故障，并采取相应的措施进行修理。管壳式换热器的常见故障有管子振动、管壁积垢、腐蚀与磨损、介质泄漏等。,管壳式换热器中管子产生振动是一种常见故障。引起振动的原因有：管束与泵、压缩机产生的共振；由于流速、管壁厚度、折流板间距、管束排列等综合因素的影响而引起的振动；流体横向穿过管束时产生的冲击等。如振动现象严重，可能产生的结果有：相邻管子或管子与壳体间发生碰撞；使管子和壳壁受到磨损而开裂；管子撞击折流板而被切断；管端与管板连接处松动而发生泄漏；管子发生疲劳破坏；增大壳程流体的流动阻力等。 当换热管发生振动时，应针对振动产生的不同原因采取不同的对策。常用的方法有：在流体入口处前设置缓冲措施防止脉冲；折流板上的孔径与管子外径间隙尽量地小；减小折流板间隔，使管子振幅变小；加大管壁厚度和折流板厚度，增加管子刚性等。,管子的振动与防振措施,形成原因：由于换热器操作中所处理的流体，有的是悬浮液，有的夹带有固体颗粒，有的粘结物含量高，有的含有泥沙、藻类等杂质。随着使用时间的延长，在换热管的内外表面上会产生积垢。积垢引起的故障有：总导热系数下降，传热效率降低；使换热管的管径，因积垢而减小，使得流体通过管内的流速增加，造成压力损失增大；积垢导致管壁腐蚀，腐蚀严重时，造成管壁穿孔，两种流体混合而破坏正常操作。 对积垢采取的措施有：加强巡回检查，了解积垢的程度；对某些可净化的流体，在进入换热器前进行净化(如水处理)；对于易结垢的流体，应采用容易检查、拆卸和清洗的结构；定期进行污垢的清除等。,管壁积垢,管子发生泄漏的事故较多，主要原因：有介质的冲刷引起的磨损，导致管壁破裂；介质或积垢腐蚀穿孔；管子振动引起管子与管板连接处泄漏。 当发现管子有泄漏现象时，采取的措施：视泄漏管数的多少而定。如果管束中仅有一根或数根管子泄漏，可采用堵塞的方法进行修理。即用做成锥形的金属材料塞在管子两端打紧焊牢，将损坏的管子堵死不用。金属材料的硬度应低于管子材料的硬度。金属锥塞的锥度一般为3一5度之间。采用堵管的方法解决管子泄漏现象简单易行，但堵管总数不得超过10，否则将对传热效果产生较大影响。当发生泄漏的管子较多时，应采用更换管子的方法进行修理。更换管子时，应注意不要损坏管板的孔口，以便更新管子时，使管子与管板有较严密的连接。然后采用胀接或焊接的方法将新管连接在管板上。,管子的泄漏,板面式换热器,板面式换热器的传热元件是板面，其传热性能优于管式换热器。常用的结构形式有板式换热器、螺旋板换热器、板翅式换热器、板壳式换热器等。,(1) 板式换热器 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，便于组装和拆卸，清洗、除垢方便； 缺点：流道狭窄，处理量小，密封圈较长，流动阻力大，承压能力差，适应温差和压力都不大的场合。,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紧凑(单位体积内传热面积是管壳式换热器的23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：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。,(2)螺旋板式换热器,冷入,冷出,热入,热出,(3)板翅式换热器 板翅式换热器由隔板、翅片、封条等组成，见图612(a)。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当的排列，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。 优点：传热效率很高(为管壳式换热器的310倍)，单位体积内传热面积大，适应性广。 缺点：制造难度大，清洗与检修困难。板翅式换热器可用于冷凝和蒸发，特别适应低温和超低温操作。,(4)板壳式换热器 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，焊接技术要求高。板壳式换热器常用于加热、冷却、冷凝、蒸发等过程。,三、换热器型号表示方法,四、换热器的日常检查,五、换热器的正确使用方法,谢谢大家,