《培训资料换热器》PPT课件

工 业 生 产 过 程 中 需 要 将 原 料 或 产 品 加 热 或 冷 却 。 换 热 器 的 用 途 是 在 两个 工 艺 流 体 不 直 接 接 触 的 情 况 下 实 现 热 量 从 一 个 工 艺 流 体 向 另 一 个 流 体 的转 移 。 虽 然 有 各 种 不 同 尺 寸 ， 不 同 标 准 和 类 型 ， 所 有 换 热 器 都 要 使 用 某 种热 导 元 件 ， 通 常 为 管 或 板 ， 来 隔 离 两 流 体 ， 同 时 传 导 热 量 。 换 热 器 具 体 用途 由 工 艺 要 求 决 定 。 换 热 器 是 工 业 生 产 中 两 流 体 间 进 行 效 换 热 的 设 备 ， 例如 内 部 冷 却 器 ， 预 热 器 ， 锅 炉 ， 再 沸 器 和 冷 凝 器 。 最 简 单 的 换 热 器 就 是 水 壶 。 将 水 壶 中 装 上 水 ， 放 到 炉 子 上 。 炉 火产 生 的 热 量 与 金 属 壶 壁 接 触 并 将 其 加 热 。 然 后 ， 壶 壁 将 水 加 热 。 热 源（ 火 炉 ） 与 水 没 有 直 接 接 触 ， 但 水 被 加 热 了 。 液 体 被 加 热 时 ， 分 子 运动 加 快 ， 同 时 随 其 运 动 热 量 被 分 散 到 整 个 流 体 。 观 察 壶 中 被 加 热 流 体会 观 察 到 分 子 运 动 。 从 壶 壁 传 递 的 热 量 称 为 传 导 热 。 水 分 子 之 间 传 递的 热 量 称 为 对 流 热 。 热 传 导 是 热 量 通 过 物 质 不 断 进 行 直 接 传 递 ， 从 高 温 区 传 递 到低 温 区 ， 直 至 温 差 消 除 。 物 理 原 理 表 述 为 温 差 越 大 ， 热 传 导 速 率越 大 。 比 如 将 手 指 伸 入 沸 水 中 ， 手 指 和 沸 水 间 有 很 大 温 差 ， 热 量迅 速 传 递 ， 导 致 手 指 感 觉 到 沸 水 带 来 的 疼 痛 。 如 果 水 冷 到 室 温 ，我 们 再 用 手 指 触 摸 ， 则 没 有 疼 痛 的 感 觉 ， 同 时 手 指 和 水 之 间 因 为没 有 温 差 也 不 存 在 热 交 换 。 工 业 生 产 中 最 基 本 的 换 热 器 即 套 管 换 热 器 。 它 由 里 外 两 层 管道 组 成 ， 外 管 为 壳 层 ， 内 管 为 管 层 。 两 管 道 内 的 流 体 不 直 接 接 触 ，但 外 流 体 将 热 量 传 递 给 内 管 壁 ， 然 后 内 管 壁 将 热 量 传 给 内 流 体（ 传 导 热 ） 。 各 层 管 内 流 体 流 向 可 以 相 同 或 相 反 。 当 两 流 体 方 向流 动 -逆 流 时 ， 换 热 效 率 更 高 。 逆 向 流 动 时 ， 由 于 热 量 分 散 到 受热 液 体 分 子 （ 对 流 热 ） 而 导 致 涡 流 出 现 ， 这 更 加 提 高 了 热 交 换 效率 。 相 比 逆 流 ， 两 流 体 并 行 的 热 交 换 效 率 要 低 得 多 。 因 为 套 管 换热 器 不 能 处 理 大 流 量 ， 它 是 效 率 最 低 的 换 热 器 类 型 。 管 壳 式 换 热 器 是 工 业 中 最 常 见 的 换 热 器 。 相 对 于 其 体 积 和 重 量 ，他 有 很 大 的 换 热 面 积 ， 而 且 作 用 范 围 广 ， 一 般 操 作 条 件 下 都 可 使 用 。他 们 可 以 看 成 是 在 一 个 管 子 (壳 程 ） 里 面 有 多 个 管 道 （ 管 程 ） ， 具 有流 率 高 和 换 热 量 大 的 特 点 。 根 据 应 用 的 不 同 管 程 形 式 多 样 ， 设 计 者 将充 分 考 虑 工 艺 要 求 各 个 参 数 来 确 定 换 热 器 的 确 切 类 型 。 管 壳 式 换 热 器分 为 固 定 式 和 浮 头 式 ， 单 管 程 和 多 管 程 。 工 艺 流 体 流 经 管 程 或 壳 程 时 ，换 热 介 质 在 另 一 侧 流 动 ， 两 侧 流 体 逆 向 流 动 换 热 效 率 最 大 。 管 壳 式 换 热 器 的 基 本 组 成 ：管 液 体 流 路 ， 提 供 与 壳 层 液 体 传 热 的 换 热 面 。管 板 圆 形 金 属 平 板 ， 通 过 钻 孔 或 者 切 割 支 撑 管 束 按 照 特 定 模式 排 列 。壳 层 外 部 容 器 ， 内 部 含 有 管 束 和 壳 层 流 体 。封 头 壳 层 末 端 外 部 ， 既 可 以 是 固 定 封 头 式 的 也 可 以 是 浮 头 式的 。管 层 /壳 层 接 口 管 层 /壳 层 的 出 入 口 。分 程 板 换 热 器 为 多 程 时 ， 是 一 种 分 离 流 经 换 热 器 液 体 流 路 的方 法 。折 流 板 平 板 式 设 计 ， 支 撑 管 束 防 止 其 震 动 ， 使 壳 层 流 体 流 动剧 烈 ， 增 加 传 热 效 率 。 单 程 固 定 管 壳 换 热 器 固 定 管 壳 式 换 热 器 ， 在 管 板 、 管 束 和 封 头 之 间 的 连 接 为 固 定的 。 在 单 程 结 构 中 ， 管 束 与 两 个 固 定 的 管 板 和 固 定 封 头 连 接 。 液体 经 过 固 定 的 管 板 流 入 管 束 的 一 端 ， 从 另 一 端 流 出 。 热 介 质 或 冷介 质 一 般 走 壳 层 ， 并 且 入 口 与 管 层 的 出 口 临 近 ， 出 口 与 管 层 的 入口 临 近 。 固 定 管 板 多 程 换 热 器 这 种 换 热 器 与 单 程 的 类 似 ， 不 同 在 于 流 经 多 程 换 热 器 管 层 的 液 体 至少 有 一 次 折 流 ， 流 动 方 向 与 初 始 进 入 换 热 器 的 流 体 流 动 方 向 相 反 。 这 种结 构 通 常 在 管 入 口 的 末 端 有 一 个 一 百 八 十 度 的 转 弯 ， 使 得 流 体 可 以 转 变流 向 ， 换 热 器 的 出 口 与 入 口 同 侧 ， 一 般 来 说 ， 该 出 口 在 管 束 的 底 部 。 另外 ， 在 管 的 入 口 处 必 须 装 有 挡 板 ， 使 流 体 只 流 入 上 半 部 管 束 。 这 种 结 构可 以 延 长 流 体 在 换 热 器 内 的 停 留 时 间 ， 传 递 更 多 热 量 。 浮 头 式 多 程 换 热 器 相 对 于 管 板 固 定 的 结 构 来 说 ， 这 种 类 型 的 换 热 器 具 有 浮 头 式结 构 。 所 以 ， 当 热 膨 胀 时 可 以 “ 移 动 ” 。 这 种 换 热 器 既 可 以 是 单程 的 又 可 以 是 多 程 的 ， 无 论 是 哪 种 ， 在 壳 内 都 具 有 受 热 移 动 的 能力 。 这 种 特 征 使 得 该 类 型 的 换 热 器 尤 其 适 用 于 温 差 较 大 的 两 种 流体 。 并 且 ， 这 种 换 热 器 也 有 能 力 处 理 高 流 速 流 体