知识点1：认知换热器课件

项目四 化工设备及设备布置图分项目分项目2 2：换热器：换热器 知识点1：认知换热器 吉林工业职业技术学院吉林工业职业技术学院吉林工业职业技术学院吉林工业职业技术学院职业教育应用化工技术专业教学资源库职业教育应用化工技术专业教学资源库化工设备认知与制图化工设备认知与制图课程课程知识点1：认知换热器 加热加热冷却冷却汽化汽化冷凝冷凝传热传热过程过程传热过程传热过程得以实现得以实现的设备的设备称之为称之为换热器换热器 直接接触式换热器直接接触式换热器 间壁式换热器间壁式换热器 蓄热式换热器蓄热式换热器I热量热量传递传递方法方法 一、换热器类型一、换热器类型直接接触式换热器直接接触式换热器v原理：原理：冷流体和热流体在进入换热器后直接接触传递热量。v特点特点：传热效果好、结构简单、易于防腐蚀。v应用应用：适用于冷热流体允许混合的场合。一、换热器类型一、换热器类型蓄热式蓄热式 换热器换热器一、换热器类型一、换热器类型蓄热式换热器蓄热式换热器v特点：特点：结构简单，可耐高温；设备体积庞大，且不能完全避免两流体的混合。v应用：应用：多用于高温气体热量的回收和冷却，化工生产中使用较少。一、换热器类型一、换热器类型蓄热式蓄热式 换热器换热器一、换热器类型一、换热器类型间壁式换热器v原理：原理：温度不同的两种流体通过隔离流体的固体壁面进行热量传递。v特点：特点：两流体之间因有器壁分开，不接触。v应用：应用：工厂中应用最广的换热器。管式换热器通过管子壁面进行传热。板面式换热器通过板面进行传热。一、换热器类型一、换热器类型（一）换热器壳体（一）换热器壳体v换热器壳体换热器壳体是指处于前端管箱和后端结构之间、由钢管或金属板焊接而构成的筒体。v直径小于400mm的壳体，通常用钢管制成，大于400mm时都用钢板卷焊而成。二、换热器结构二、换热器结构v换热管置于由壳体围成的空间中，两端与管板相连，管板与壳体及管箱相连，把换热器分为两大部分空间，即壳程壳程和管程管程。v管程换热器中的换热管内及与换热管相通的空间。v壳程换热器中的换热管外及与其相通的空间。二、换热器结构二、换热器结构知识拓展 换热管的结构与布置v换热管结构v换热管一般采用无缝钢管。换热管结构 换热管尺寸v管子表示方法：换热管尺寸一般用外径与壁厚来表示，常用碳素钢管规格为192、252.5、382.5(单位为mm)；不锈钢管规格为252、3825(单位为mm)。管长规格有1.5、2.0、3.0、4.5、6.0和9.0(单位为m)。换热管尺寸v管子的长度v长度越长，单位传热面积材料消耗量越低，制造成本也就越低，同时因流通截面减少而提高流速，K值增大；但其长度受到管程清洗、运输、拆装、管程压降及支座等因素的影响；长度限制在6m以下，以2.54m最为常见。换热管尺寸v管子的应用v小管径，单位体积的传热面积大、传热系数提高、结构紧凑、金属消耗少，但流体阻力增加、制造麻烦、不便清洗、容易堵塞，所以小管径用于较清洁的流体，大管径适合用于流体黏度大或污浊易结垢的介质。（3）换热管的布置（二）管板 v定义：定义：一般为一开孔的圆形平板或凸形板。v结构：结构：管板一般为一开孔的圆形平板或凸形板，形式与换热器类型及与壳体的连接方式有关。1-带肩双头螺柱；2-防松支耳排布换热管与管箱隔板配合分隔管程空间与壳程隔板配合分隔壳程空间 避免冷热流体混合1.连接和固定换热管作用作用（二）管板（三）管箱、折流板、挡板v管箱 管箱是位于换热器两端的重要部件。v作用作用接纳由进口管来的流体，并分配到各换热管内。或是汇集由换热管流出的流体，将其送入排出管输出。折流板v作用：作用：提高壳程流体的流速，增加流体流动的湍动程度，控制壳程流体的流动方向与管束垂直,以增大传热系数。在卧式换热器中，折流板还起着支承管束的作用。v结构：结构：常用的折流板有弓形与圆盘圆环形两种，以弓形最为常用，此外还有矩形、螺旋形等。折流板（a）弓形折流板（b）圆盘圆环形折流板知识拓展知识拓展 折流板的结构型式与特点折流板的结构型式与特点v1.弓形 v2.圆盘-圆环形 知识拓展知识拓展 折流板的结构型式与特点折流板的结构型式与特点v3.螺旋形 知识拓展知识拓展 折流板的结构型式与特点折流板的结构型式与特点（3）支持板 v支持板是支撑（换热管）、防止其产生过大的振动和挠度的装置。v支持板的要求与折流板一致。但对最大无支撑跨距有要求。支持板与折流板外形一样，支持板也起折流板作用，折流板也起支持板作用只是设置的原始目的不同而已。（4）挡板v作用作用增设挡板，可解决浮头式、U形管式或填料函式换热器在管束与壳体内壁之间存在较大环形空隙，形成短路而影响传热效果。挡板可以使壳程流体垂直通过管束进行换热。v结构结构v旁路挡板数量可取24对，一般为2对。v挡板常采用嵌入折流板的方式安装。v在u形管换热器中，u形管束中心部分有较大的间隙，流体在此处走短路而影响传热效率。对此，可采取在u形管束中间通道处设置中间挡板的办法解决。（4）挡板图4-45 旁路挡板 图4-46中间挡板（5）温差补偿装置v在固定管板式换热器中，管束与壳体是刚性连接的。当管程流体温度较高而壳程流体温度较低时，管束的壁温高于壳体的壁温，管束的伸长要大于壳体的伸长。使得壳体受拉而管束受压，在壳壁上和管壁上产生了应力。这个应力是由于管壁与壳壁的温度差引起的，称为温差应力或热应力。（5）温差补偿装置v安装原因安装原因 管壁温度与壳壁温度的差值越大，所引起的温差应力也越大。情况严重时，可引起管子弯曲变形，甚至造成管子从管板上拉脱或顶出，导致生产无法进行。校核在温差应力作用下，管束与管板的连接强度。若在连接处强度不足，则应采取温差补偿措施。（5）温差补偿装置v结构结构最多的温差补偿装置是膨胀节。图4-47 单波U形膨胀节 图4-48多波U形膨胀节（5）温差补偿装置v图4-49 形膨胀节（5）温差补偿装置v作用：作用：膨胀节是装在固定管板式换热器壳体上的挠性构件，由于它轴向柔度大，当管束与壳体壁温不同而产生温差应力时，通过协调变形而减少温差应力。膨胀节壁厚越薄，弹性越好。补偿能力越大，但膨胀节的厚度要满足强度要求。管壳式换热器的形式与结构管壳式换热器的形式与结构换热器壳体换热器壳体管板管板管箱、折流板、挡板管箱、折流板、挡板温差补偿装置温差补偿装置管壳式管壳式换热器器管壳式换热器管壳式换热器管壳式换热器管壳式换热器v管壳式换热器管壳式换热器也称列管式换热器，具有悠久的使用历史，虽然在传热效率、紧凑性及金属耗量等方面不如近年来出现的其他新型换热器。v特点：特点：结构坚固、可靠性高、制造工艺成熟、适用性强、选材广泛。v应用：应用：化工生产中应用最广泛的一种换热器。管壳式管壳式换热器换热器的形式的形式与结构与结构固定管板式固定管板式换热换热器器带补偿带补偿器的固定器的固定管板式管板式换热换热器器U形管式形管式换热换热器器 浮浮头头式式换热换热器器填填料函式料函式换热换热器器