换热器的分类与列管式换热器

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 热 流 体 冷 流 体热 流 体 冷 流 体 （ 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 冷 流 体 冷 流 体热 流 体热 流 体 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 。 （ 3） 间 壁 式 重 点 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 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 器图 7-2 固 定 管 板 式 换 热 器 图 7-3 带 补 偿 器 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 器图 7-4 浮 头 式 换 热 器 （ 二 ） 浮 头 式 换 热 器浮 头 式 换 热 器图 7-4 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 。图 7-6 U形 管 式 换 热 器 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 ！ ！