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第九章 换热器,第一节 换热器的分类,第一节 换热器的分类,前述,一、定义：换热器是进行热量传递的设备。,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10 20 。 3、按工艺用途不同可分为：加热器、冷却器、蒸发器、冷凝器、再沸器、废热锅炉等。,3、按工艺用途不同换热器可分为：,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,4、按传热方式不同换热器可分为：,按传热方式或工作原理分类,（1）混合式换热器（直接接触式换热器）,传热效果好，但不能用于发生反应或有影响的流体之间,直接接触式换热器,（2）蓄热式换热器,温度较高的场合，但有交叉污染，温度波动大,蓄热式换热器,换热分两个阶段进行。第一阶段，热气体通过火格子，将热量传给火格子而贮蓄起来。第二阶段，冷气体通过火格子，接受火格子所储蓄的热量而被加热。这两个阶段交替进行。,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,第二节 列管式换热器,列管式换热器,下面我们来看一看列管式换热器的基本结构,列管式换热器的组成：,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,一、列管式换热器的类型,根据结构特点的不同可分为：,（一）固定管板式换热器,固定管板式换热器,固定管板式换热器的管子、管板和壳体刚性地连在一起。,注：管程：管内流体所经过的路程或空间称为管程。 壳程：从管外（壳体内）流过的流体所经过的路程或空间称为壳程。,温差应力,一、管壁与壳壁温度差引起的温差应力,1、温差应力产生的原因,壳体与管子的膨胀与压缩,当操作时(图b),壳体和管子的温度都升高,若管壁温度高于壳壁温度,则管子自由伸长量和壳体自由伸长量不同，由于管子与壳体是刚性连接，所以管子和壳体的实际伸长量必须相等，见图c，因此就出现壳体被拉伸，产生拉应力；管子被压缩，产生压应力。此拉、压应力就是温差应力。,3、温差应力的补偿,减少壳体与管束间的温度差,装设挠性构件,将传热膜系数大的流体通入管间空间,用得最多的是在固定管板式换热器的壳体上装设波形膨胀节,装有膨胀节的固定管板式换热器只能在管壁与壳壁温差低于6070及课程流体压力不高的情况下使用。,使壳体和管束自由热膨胀,换热器的管束有一端能自由伸缩，这样壳体和管束的热胀冷缩便互不牵制，可自由地进行。所以这种结构完全消除了热应力。,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：不易清洗壳程，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。,（二）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，密封要求严格，泄漏量不大 时不易察觉。,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。,浮头式换热器,（二）浮头式换热器,浮头式换热器,浮头式换热器的一端管板与壳体固定连接，另一端则不与壳体连接，用一较小的端盖或管箱单独密封，称为浮头。,（三）填料函式换热器,填料函式密封,填料函式换热器,填料函式换热器是将浮头式换热器的浮头移到壳体外边，浮头与壳体之间采用填料函进行密封。,（三）填料函式换热器,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。,填料函式密封,填料函式换热器,（四）U形管式换热器,U型管式换热器,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，管内清洁困难，管子坏时不易更换。,适用场合：特别适用于管内走清洁而不易结垢的高温、高压场合。,U形管式换热器,U形管式换热器,课堂提问,说出换热器类型,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,小结,1、换热器的分类，按传热方式不同分为 1）混合式换热器 2）蓄热式换热器 3）间壁式换热器 2、列管式换热器的类型,作业布置,1、换热器按工艺用途分为哪几类？ 2、什么是管程？什么是壳程？ 3、列管式换热器根据结构特点的不同分为哪几种类型？,谢谢！,
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