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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,模块一 化工设备外壳,列管式换热器的外壳,搅拌反应釜,缓冲罐,工厂中的塔器,化工容器通常为压力容器，我们把承受一定的介质压力且与外界隔离的密闭容器称为压力容器。,化工厂中的许多设备有个共同特点，都有一个外壳，化工生产中把所用化工设备的外壳统称为容器。,项目一 初识压力容器,知识点一 压力容器的基本结构,筒体,封头,支座,人孔,接管,图,1-1,压力容器的结构,安全附件,压力容器一般由筒体、封头、法兰、支座、开孔接管、安全附件等组成,知识点二 压力容器的分类,一、按承压性质分类,1,、内压容器：内部介质压力大于外部介质压力的容器。,2,、外压容器：外部介质压力大于内部介质压力的容器。,二、按压力等级分类,内压容器又可按其承受压力（表压）的大小分为四个等级,1,、低压容器（,L,）,0.1p,1.6MPa,2,、中压容器（,M,）,1.6p,10.0MPa,3,、高压容器（,H,）,10p,100MPa,4,、超高压容器（,U,）,p100MPa,三、按安全技术监察规程分类,中国,压力容器安全技术监察规程,按容器的压力等级、容积的大小、介质的危害程度及在生产过程中的作用综合考虑。将压力容器分为三类：,1,、第一类压力容器,2,、第二类压力容器,3,、第三类压力容器，,其中第三类压力容器最为重要，要求也最严。,四、按工艺用途分类,1,、反应容器（,R,）,主要用于完成介质的化学反应。,搅拌反应釜,2,、换热容器（,E,）,主要用于完成介质的热量交换。,换热器,3,、分离容器（,S,）,主要用于完成介质的流体压力平衡和气体净化分离等。,图,1-4,缓冲罐,4,、储存容器（,C,或,B,）,主要用于盛装生产用的原料、半成品、成品等。,图,1-5,球罐,知识点三 压力容器零部件的标准化,压力容器零部件标准化的基本参数是公称直径和公称压力,一、公称直径,公称直径是将压力容器的直径加以标准化后的标准直径，用“,DN”,表示。,筒体和封头的公称直径是它们的内径；但无缝钢管做筒体时，筒体和封头的公称直径指钢管的外径；管子的公称直径既不是管子的外径，也不是管子的内径，而是小于外径的一个值。只要管子的公称直径一定，管子的外径就确定了，管子的内径因壁厚的不同而不同；法兰和支座的公称直径指与之相配合的筒体或管子的公称直径。,二、公称压力,公称压力是为了设计、制造和使用方便而人为规定的一个标准压力，它分为若干标准压力等级，用“,PN”,表示。,目前我国规定的中、低压的公称压力等级为：,0.25,、,0.6,、,1.0,、,1.6,、,2.5,、,4.0,、,6.4,（,MPa,）。,知识点四 压力容器的失效形式,压力容器或零部件的失效，是指容器或其零部件在使用过程中，其尺寸、形状或材料性能发生改变而完全失去或不能良好地实现原定功能的现象。,一、变形失效,1,、弹性变形失效,弹性变形失效是指当压力容器所承受的工作载荷或工作温度使容器或其零部件产生可恢复的变形大到足以妨碍其正常工作的现象。例在风力的作用下，塔顶挠度超过许用值的现象。,2,、塑性变形失效,塑性变形失效是指压力容器在一定条件下，发生过大的不可恢复的变形，从而导致不能继续工作的现象。例容器内压力异常升高，导致筒身膨胀的现象。,3,、失稳,失稳是指容器在外压的作用下，突然出现的筒体失去原形，发生压瘪的现象。,图,1-6,失稳后的容器,二、断裂失效,1,、脆性断裂,容器或其零部件在外加载荷的作用下，没有明显的塑性变形，而突然断裂的现象。,断裂的活塞裙部,图,1-7,断裂失效,2,、疲劳断裂,容器在交变循环载荷的作用下，经过一定周期后发生断裂的现象。这是压力容器最常见的失效形式之一。,3,、蠕变断裂,压力容器或其零部件在高温和应力的共同作用下，经过一段时间，其塑性变形不断增大，直至断裂的现象。,三、腐蚀失效,压力容器由于接触化学介质，而发生化学或电化学反应，从而引起容器壁厚减薄、局部 腐蚀变质，使得容器不能正常工作，甚至发生破裂的现象。,图,1-8,设备腐蚀的局部外貌,项目二 内压薄壁容器,知识点一 压薄壁圆筒,一、受力分析,薄壁圆筒在内部压力的作用下，会产生轴向应力（垂直于筒体轴线的横截面上的均匀应力,1,）和环向应力（在筒体器壁的纵截面内存在的均匀应力,2,），而且环向应力是轴向应力的两倍。,图,1-9,内压薄壁圆筒,二、应用,实践证明：圆筒形内压容器往往从强度薄弱的纵向破裂。,1,、在焊接或检验容器时，纵向焊缝的质量必须重点保证。,2,、在圆筒上开设椭圆形人孔时，应使其短轴与筒体的纵向一致。,知识点二 内压薄壁球壳,在内部压力的作用下，内压薄壁球壳的器壁上，只存在均匀的拉应力。拉应力约为相同条件下内压薄壁圆筒环向应力的一半。,1,、当条件相同时，球壳的壁厚约为圆筒壁厚的一半。,2,、而且在相同容积下，球体的表面积比圆柱体的表面积小，因而防护用剂和保温等费用也较少。,所以，许多大容量储罐都采用球形容器。,项目三 内压容器封头,封头与筒体构成了容器的主体，内压容器封头按其形状不同可分为三类：凸形封头、锥形封头和平板形封头。各类封头形状不同，特点各异 。,知识点一 凸形封头,一、半球形封头,1,、组成,半球形封头即半个球壳。,图,1-10,半球形封头,半球形封头的制造,2,、特点,受力情况最好，但制造较困难，尤其直径较小时。,3,、应用,多用于压力较高，直径较大的场合。,二、椭圆形封头,1,、组成,椭圆形封头由半个椭球壳和一段直边组成。,图,1-11,椭圆形封头,2,、设置直边的原因,设置直边的目的是使椭圆壳和圆筒的连接边缘与封头和筒体的焊接接头错开，避免了边缘应力和热应力叠加的现象，改善了封头的受力情况。,3,、椭圆形封头的标准,椭圆形封头的长、短轴之比不同，封头的形状也不同，当其长短轴之比等于,2,时，定为标准椭圆形封头。,4,、标准椭圆形封头的特点,封头的应力分布均匀，且壁厚和与之相连的筒体壁厚大致相等，便于焊接，经济合理。,5,、标准椭圆形封头的应用,承载能力强，边缘应力小，应用广泛。,三、碟形封头,碟形封头又称带折边的球面形封头 。,1,、组成,由部分球面、直边和连接两部分的过渡圆弧三部分组成。,图,1-12,碟形封头,2,、特点,Ri,越大，,r,越小，封头的深度越浅，制造方便，但边缘应力越大。,3,、标准碟形封头,R,i,= 0.9D,i,r = 0.17D,i,球面部分的壁厚与筒体相近，深度不大，便于制造。,直边作用于椭圆形封头相同。,知识点二 锥形封头,锥形封头主要用作设备的底盖，便于收集并卸出黏度较大或呈悬浮状的物料。此外，也常用作设备的变径段。,图,1-13,锥形封头,锥形封头的制造,1,、组成,锥体、过渡圆弧（折边）、一段直边,2,、分类,两端无折边 半顶角,30,小端无折边 ，大端有折边,30,45,大、小端都有折边,45,60,3,、特点,便于收集并卸除设备中的固体物料，避免凝聚物、沉淀等堆积，利于悬浮粘稠液体排放。,4,、应用,设备的底盖,变径段：将直径不等的两段塔体连接，气流均匀。,知识点三 平板形封头,1,、组成,底板、圆弧过渡、直边,图,1-14,平板形封头,2,、特点,在内压作用下，发生弯曲变形，受力不均，相同情况下，平板形封头比凸形封头厚度大得多，应用受限制。,3,、应用,一般用作人孔及手孔的盲板，高压容器的封头。,项目四 外压容器,外压容器是指容器的外部压力大于其内部压力的容器。,知识点一 外压容器的稳定性,外压容器的失效形式主要有两种：,1,、刚度不够引起的失稳。,2,、强度不够造成的破裂。,失稳是主要的失效形式。,失稳是外压容器在某一临界压力的作用下，突然出现的筒体失去原形，发生压瘪或出现褶皱的现象。,图,1-6,失稳后的容器,导致外压容器失稳时的最低外压力，称为临界压力。,筒体操作时允许的工作外压力一定要小于临界压力，否则筒体就发生失稳。,知识点二 提高外压容器稳定性的措施,影响外压容器稳定性的因素有很多，而最主要的因素是筒体的壁厚（,0,）、外径（,D,）、长度（,L,）、和材料的弹性模量（,E,）。,1,、当,L/D,相同时，,0,/D,越大，圆筒的临界压力越大，其稳定性越好。,2,、当,0,/D,相同时，,L/D,小者临界压力高，其稳定性越好。,3,、当,0,/D,、,L/D,相同时，有加强圈者临界压力高，其稳定性越好。,4,、当筒体的厚度、外径和长度相同时，筒体材料的弹性模量大者临界压力高，稳定性好。但不同钢材的弹性模量相差不大，因此不易选用高强度钢材。,具体措施,增加筒体的壁厚、设置加强圈等措施都可以提高外压容器的稳定性，其中以在外压容器筒体上设置加强圈最经济、有效。,项目五 法兰连接,知识点一 法兰连接的组成和类型,一、法兰连接的组成,法兰连接由一对法兰、一个垫片、数个螺栓和螺母组成。,螺栓,垫片,法兰,螺母,图,1-15,法兰连接的组成,二、法兰的类型,法兰按其整体性程度可分为整体法兰、松式法兰和任意式法兰。,1,、整体法兰,结构特点：整体法兰的整体性程度最高，其法兰盘、法兰颈部及容器或接管三者能有效地连接成一整体结构。整体法兰的颈部为截面逐渐收缩的过渡段，称为长颈，长颈的存在提高了法兰的强度和刚度。,应用：整体法兰的强度和刚度较好，但工作时，会在设备或管道上产生附加弯曲应 力，可用于压力和温度较高及设备直径较大的场合。,图,1-16,铸成一体的整体法兰,2,、松式法兰,结构特点：松式法兰的整体性程度最差，其法兰盘和容器或接管没有连成整体，而是松套在壳体或管道的凸缘或翻边上。,图,1-18,松式法兰,图,1-17,松式法兰的装配简图,应用：松式法兰刚度小，工作时对壳体不产生附加应力，法兰与设备或管道可以采用不同的材料制造，因此多用于有色金属、合金钢、非金属材料制的设备或管道上，且压力较低的场合。,3,、任意式法兰,任意式法兰的整体性介于整体法兰和松套法兰之间。,螺纹法兰 ：法兰与管壁通过螺纹连接，两者之间既有一定的连接，又不完全形成一个整体，接近于松式法兰，常用于高压管道连接。,图,1-19,螺纹法兰,压力容器用乙型平焊法兰：法兰有一段与法兰盘全焊透且较厚的短管，因此其整体性程度更接近整体法兰。,知识点二 法兰连接的密封,一、密封原理,法兰连接的密封就是在螺栓压紧力的作用下，使垫片产生变形填满法兰密封面上凹凸不平的间隙，阻止流体沿界面的泄漏，从而达到密封的目的。,图,1-20,密封原理,二、密封面的型式,1,、平面型密封面,平面型密封面是一个光滑的平面，有时在平面上车制,2-3,条环形的小沟槽以提高密封性能。,图,1-21,平面形密封面,特点：平面形密封面结构简单，加工方便，螺栓拧紧后，垫片易挤出，密封性差。,应用：适用于压力不高，介质无毒的场合。,2,、凹凸型密封面,一对法兰的密封面一个是凹面，一个是凸面，在凹面上放置垫片。,特点：密封性较好，但加工较复杂。,应用：适用于介质易燃、易爆、有毒及压力稍高的场合。,3,、榫槽型密封面,榫槽型密封面由一个榫和一个槽组成，垫片置于槽中。,图,1-23,榫槽型密封面,特点：榫槽型密封面对中性好，垫片窄且不易被挤出，密封性能好，但结构复杂，制造困难，垫片取出难，榫易碰断。,应用：适用于介质剧毒及压力较高的场合。,4,、其它密封面,其它密封面还有锥型密封面、梯型槽密封面，梯形槽密封面它们密封性能好，加工精度高，常用于温度、压力有波动、介质渗透性大的高压容器或管道上。,图,1-24,梯形槽密封面,三、垫片,垫片的作用是封住两法兰密封面之间的间,隙，阻止流体泄漏。它是法兰连接密封的核心，其性能直接影响法兰连接密封的效果。,1,、非金属垫片,特点：非金属垫片柔软性好，强度和耐温性能差 。,图,1-25,非金属垫片,应用：适用于温度、压力较低的场合。,材质：橡胶垫、石棉橡胶垫、聚四氟乙烯垫等,2,、金属垫片,种类：金属垫片有金属平垫、金属环形垫、金属齿形垫 。,材质：软钢、软铝、铜、不锈钢等,应用：适用于温度、压力较高的场合。,图,1-26,金属垫片,3,、组合式垫片,种类：缠绕垫、金属包垫片等 。,缠绕垫是由金属薄带和非金属带相间缠绕而成，具有多道密封作用，且回弹性好，应用广泛 。,图,1-27,金属缠绕垫片,金属包垫片是在非金属材料外包有金属板皮而成。,金属包垫片,四、影响密封的主要因素,1,、螺栓预紧力的大小。过大，会把垫片压坏或挤出，过小，不能将垫片压紧。,2,、垫片性能的优劣。,3,、密封面的型式及表面质量。密封面不允,许有径向划痕，否则易泄漏。,4,、法兰的刚度。法兰刚度不足，易变形泄漏。,5,、操作条件。操作条件波动剧烈，易泄漏。,知识点三 法兰标准,法兰标准分为压力容器法兰标准和管法兰标准。,一、压力容器法兰标准,我国现行的压力容器法兰标准是,JB4700,4707-2000,。这一套标准包括：压力容器法兰分类与技术条件（,JB4700-2000,）；甲型平焊法兰（,JB4701-2000,）；乙型平焊法兰（,JB4702-2000,）；长颈对焊法兰（,JB4703-2000,）；等长双头螺柱（,JB4707-2000,）等。使用时可直接从标准中选择。,二、管法兰标准,我国现行的管法兰标准是,HG20592,20635-1997,。包括七种类型，五种密封面。其中常用的有板式平焊法兰、带颈平焊法兰和带颈对焊法兰三种型式，可根据使用场合直接从标准中选择。,项目六 支座,支座的作用是支承设备，固定其位置，并承受操作时振动、风载荷等外力。常见的支座有两大类：卧式支座和立式支座。,知识点一 卧式支座,卧式支座有三种：鞍座、圈座和腿式支座。圈座用于因容器自重而可能造成严重挠曲的大直径薄壁容器；腿式支座只用于小型卧式支座；而鞍座则是卧式容器尤其是大型卧式容器最常用的支座形式，其已经标准化，标准号为,JB/T4712.1-2007,。,图,1-28,支腿式支座,1,、鞍座的类型,鞍座按结构分，有焊制和弯制两种。,焊制支座由底板、腹板、筋板和垫板组焊而成。,DN,900mm,以上的容器多采用焊制支座。,弯制支座的腹板和底板则是由一块钢板弯制而成的。,DN,900mm,可采用弯制支座，也可采用焊制支座。,图,1-29,鞍座,同直径的鞍座按其允许承受的最大载荷分，有轻型（代号为,A,）和重型（代号为,B,）两种，重型鞍座结构尺寸比轻型的大。,DN900mm,的鞍座只有重型。,鞍座按能否沿轴线自由伸缩分，有固定式,（,F,）和滑动式（,S,）两种。固定式鞍座底板上的螺栓孔是圆形的，滑动式鞍座底板上的螺栓孔是长圆形的，双鞍座支承的卧式支座必须是固定式和滑动式鞍座搭配使用。,2,、鞍座的数目,由于容器的制造、安装误差和地基沉降的不均匀，会使各鞍座的水平高度发生微小差异，从而造成各支座的受力不均，引起筒壁内的附加应力，因此每台设备均用两个鞍座支承,。,知识点二 立式支座,立式支座有耳式、腿式、支承式支座和裙座四种。一般中小型采用耳式、腿式或支承式，高大的设备则采用裙式支座。,图,1-30,耳座,腿式支座,支承式支座,一、耳式支座,耳式支座的标准号是,JB/T4712.3-2007,，是中小型立式设备应用最广的一种支座。它由垫板、筋板和底板组焊而成，并直接焊在容器的外壁上。,耳座,二、裙座,裙座是高大塔设备最常用的一种支座，有圆筒形和圆锥形两种。圆筒形裙座结构简单、制造方便、应用广泛。圆锥形裙座则用于承载较大，需配置较多地脚螺栓和承载面积较大的基础环的场合。,裙座由裙座体、基础环、螺栓座等部分组成。,裙座体的上端焊在塔体底封上，下端焊在基础环上。裙座体承受塔体的全部载荷，并把载荷传到基础环上，裙座体上开有人孔、引出孔等。基础环是一块环形垫板，它将裙座体传下来的载荷均匀地传到基础上。基础环上开有长圆形的螺栓孔，以便于安装地脚螺栓。,图,1-31,圆筒形裙座,螺栓座由盖板、筋板、垫板组成。盖板和垫板上开有圆孔，穿入地脚螺栓后再焊在筋板和裙座体上，筋板则是在制造裙座时就焊在基础环和裙座体上了。,图,1-32,裙座上的螺栓座,项目七 压力容器的安全附件,安全附件是保证压力容器的使用安全和工艺过程的正常进行。安全附件包括测量操作压力、温度等参数的监测装置（压力表、测温计等）和遇到异常工况时能保证设备安全的装置（安全阀、爆破片等）。,知识点一 超压泄放装置的作用,超压泄放装置的作用是当容器正常运行时，它严密不漏；一旦容器内压力超过规定值（即超压），它能自动开启泄出部分或全部介质（泄压），并发出较大的声响从而起到报警的作用。,知识点二 超压泄放装置的类型,常用的超压泄放装置有安全阀和爆破片。,一、安全阀,安全阀是一种特殊的阀门，当容器内的压力超过规定值时，它能自动开启，泄出高于规定的部分压力，一旦压力达到或低于规定值，它能自动闭合，保证容器仍能正常工作。,分类：安全阀按阀瓣加载方式不同分为重块式、杠杆式、弹簧式三种 。,其中体积庞大、校验复杂的重块式已很少使用；杠杆式多用于工作压力不高、温度较高的场合，而高压容器一般多选弹簧式 。,图,1-33,杠杆式安全阀,弹簧式安全阀,应用：弹簧式安全阀有微量的泄漏，开启和闭合均有滞后现象，且处理黏性较大或有结晶体的液体，阀瓣有时会被粘住影响启跳精度，因此，弹簧式安全阀主要用于处理因物理过程而产生超压及允许有微量泄漏且介质黏度不太大的场合。,弹簧式安全阀安全阀,图,6-26,工厂中的安全阀,安装：安全阀一般应与容器本体直接连接并铅垂装在容器的最高处；安全阀与容器之间的连接管和管件的通孔截面积均不得小于安全阀的进口面积；安全阀和容器之间一般禁止装设截止阀，若装有，则容器正常工作时，该截止阀必须处于全开状态并加铅封。,二、爆破片,爆破片主要由一块很薄的爆破膜片和夹持器组成。爆破膜片是爆破元件，起控制爆破压力的作用；夹持器的作用是固定爆破膜片，也可以不设夹持器，直接用接管法兰夹紧膜片。,图,1-35,爆破片,特点及应用,爆破片泄压迅速，无泄漏，受介质影响小， 但泄压后容器不能正常工作，因此，爆破片应用范围广，多用于不适宜用安全阀的场合。,项目八 压力试验,容器制成或检修后，必须进行压力试验。压力试验可将压力容器的不安全因素在投产前充分暴露出来，防患于未然，是保证设备安全运行的重要措施。,知识点一 压力试验的目的,压力试验的目的：是验证容器在超工作压力条件下，器壁的宏观强度、焊缝的致密性和容器密封结构的可靠性，可以及时发现容器制造或检修过程中的缺陷，并采取措施弥补，防患于未然。,知识点二 压力试验的类型,压力试验有两种，液压试验和气压试验。一般容器的试压都首先考虑液压试验。,一、液压试验,1,、液压试验的特点,液压试验的介质是液体，液体的可压缩性极小，即使容器爆破，也没有巨大声响和碎片，是安全的。,2,、液压试验的介质,一般是洁净的水，故又称为水压试验。,3,、液压试验的温度及压力为了避免液压试验时发生低温脆性破坏，必须控制液体温度不能低于材料的脆性转变温度；液压试验的压力比设计压力高,图,1-36,水压试验装置的示意图,4,、水压试验的过程,试验时应先打开装在容器最高处的排气阀，灌水将气排尽后关闭。待容器壁温与液体温度接近时，开动试压泵使压力缓慢上升至试验压力，保压,30,分钟，此时容器上压力表的读数应不变，对所有焊缝一一检查。然后将压力降至试验压力的,80%,，保持足够长的时间，对所有焊缝、连接部位、压力表的读数进行检查，发现问题，作出标记，卸压后修补，修好后重新试验。无渗漏、无异常响声、无可见变形为合格。,二、气压试验,1,、气压试验的应用,因为气体的可压缩性很大，气压试验比较危险，所以，只有不允许有微量残留液体及由于结构原因不能充满液体等不适宜做液压试验的容器才必须进行气压试验 。,2,、气压试验的介质,气压试验的介质应为干燥洁净的空气、氮气及其他惰性气体。,3,、气压试验的压力及温度,气压试验的试验压力比液压试验稍低，试验温度比液压试验稍高。,4,、气压试验的过程,气压试验时应缓慢升压，当压力升至试验压力的,10%,时且不超过,0.05MPa,时，保压,5,分钟，对焊缝和连接部分进行初检，合格后继续升压至试验压力的,50%,，其后按每级为试验压力,10%,的级差逐渐增至试验压力，保压,10,分钟，最后，将压力降至试验压力的,87%,，保持足够长的时间，进行全面检查，无泄漏为合格。若有泄漏，经返修后重新试验。,小结,化工设备的外壳统称为化工容器，化工容器的稳定是保证化工设备安全正常运转的基础，要求掌握化工容器的组成结构、特点以及类型，熟悉各种化工容器的应用，以便合理选用。,模块二 塔设备,塔 设 备,项目一 初识塔设备,塔设备作为一种常见的传质、传热设备，已成为现代石油和化工生产中最重要和最关键的设备之一。,知识点一 化工生产对塔设备的要求,1,、能满足工艺要求。即能达到工艺要求的传质、传热效率。,2,、生产能力大。即塔气液处理量大。,3,、操作弹性大。即气液负荷波动较大时，塔仍能正常操作。,4,、能量消耗小。即流体通过塔时的阻力小。,5,、设备结构简单、合理、安全可靠。,知识点二 塔的总体结构,一般塔设备由塔体、塔内件、支座、塔附件四部分组成。,图,2-1,塔设备总体结构的简图（以板式塔为例）,一、塔体,塔体是塔设备的外壳，通常由筒体和椭圆形封头组成。,二、塔内件,塔内件因塔的类型不同而异，例如：板式塔的塔板等。,三、支座,支座是塔体与基础的连接部件。塔设备的支座一般为裙座。,四、塔附件,塔附件包括接管、吊柱、平台、扶梯等。,知识点三 塔的基本类型,按操作压力分：减压塔、常压塔、加压塔,按单元操作分：精馏塔、吸收塔、解吸塔、冷却塔、萃取塔等,按塔的内部结构分 ：板式塔和填料塔。,项目二 板式塔,板式塔是一种逐级接触的气液传质设备，通常由一个圆柱形的壳体及其中按一定间距水平设置的若干块塔板所组成。它应用广泛，结构多样，可根据各自的生产条件和范围，选择合适的塔型。,知识点一 传质机理,板式塔的内部装有一定数量相隔一定间距的开孔塔板，气体自塔底向上以鼓泡喷射的形式穿过塔板上的液层，而液体从塔顶进入，顺塔而下，两相在塔板上充分接触进行传质、传热。两相的组分呈阶梯式变化。是一种逐级接触的气液传质设备。,溢流堰,降液管,塔板,塔体,气体出口,液体入口,气体入口,液体出口,图,2-2,板式塔内气液流向简图,知识点二 基本类型,根据塔板结构，尤其是气液接触元件的不同，板式塔分为泡罩塔、筛板塔、浮阀塔等形式。,一泡罩塔,泡罩塔是工业上最早使用的塔设备，它最主要的传质元件是泡罩。其中圆形泡罩较常用，它由升气管和带有矩形（或敞开式）齿缝的圆形泡罩组成。,泡罩塔的特点：操作弹性较大；传质效果较好，塔板效率较高；不易堵塔，介质适用范围广；塔板压降大，能耗高；结构复杂，造价高。,图,2-3,泡罩塔板,二、筛板塔,筛板塔盘上开有筛孔，直径一般为,3-8mm,。通常按正三角形排列。,图,2-4,筛板塔的塔盘,筛板塔的特点：与泡罩塔相比，生产能力较大，塔板效率较高，塔板压降小，结构简单，造价低，但操作弹性差，筛孔易堵。故不适宜处理粘性大和带有固体颗粒的物料。,三、浮阀塔,浮阀塔塔盘上开有阀孔，阀孔里装有可上下浮动的浮阀。浮阀可分为盘形和条形浮阀，目前应用最广的是,F,1,形浮阀，它是由钢板冲压而成的圆形阀片，把三条阀腿装入阀孔后，将阀腿扭转,90,，则浮阀就被限制在阀孔内，随气速的变化而上下运动。浮阀的周边还有三个朝下倾斜的定距片，定距片的作用是保证最小气速时还有一定的开度，避免浮阀与塔板粘住。,图,2-5,浮阀塔的塔盘,图,2-6,浮阀,各种浮阀,浮阀塔的特点：与泡罩塔相比，操作弹性大，生产能力高，塔板效率高，结构简单，安装容易，且不易堵塞、粘连，是一种综合性能较好的塔。与筛板塔相比，构造、压力降、生产处理能力及塔板效率稍逊，但在操作弹性及处理粘度大及含有颗粒物料方面较优 。,四、舌形塔及浮动舌形塔,舌形塔它们属于喷射型塔。塔盘上开有舌形孔，舌孔方向与液流方向一致，气体经舌孔流出，其沿水平方向的分速度促进了液体流动，液面落差小；而且气液两相是并流流动，故雾沫夹带少。,图,2-7,舌形塔盘,舌形塔的特点：生产能力大，压降小，结构简单，安装方便。但操作弹性小，塔板效率低。,浮动舌形塔是舌形塔的改进型，它综合了,固定舌片和浮阀的结构特点。,浮舌,浮动舌形塔的特点：生产能力大，压降小，雾沫夹带少，操作弹性大，塔板效率高，缺点是操作过程中浮舌易磨损。,五、垂直筛板塔,属于并流喷射塔板。其气液接触过程可描述为：气体从板孔进入罩内，将帽罩底隙进入的液体提升，气液两相在罩内剧烈撞击、破碎、湍动，然后气液从帽罩侧孔喷出，罩间对喷，液滴落回塔盘，气体上升进入上层塔盘。新型垂直筛板的气液接触是以气液两相在喷射状态下进行的，气相为连续相、液相为分散相，与传统的泡罩、筛板、浮阀塔板有着本质的不同,后者的气液接触是以鼓泡状态进行，气相为分散相、液相为连续相。,垂直筛板塔的特点：传质效率高，塔板效率高，操作弹性大，气相负荷大，雾沫夹带少，生产能力大，不易堵塔。,图,2-8,垂直筛板塔塔盘,板式塔性能的比较,塔型,与泡罩塔相比的相对气相负荷,效率,操作弹性,85%,最大负荷时的单板压降,（,mm,水柱）,与泡罩塔相比,的相对价格,可靠性,泡罩塔,1.0,良,超,45,80,1.0,优,浮阀塔,1.3,优,超,45,60,0.7,良,筛板塔,1.3,优,良,30,50,0.7,优,舌形塔,1.35,良,超,40,70,0.7,良,栅板塔,2.0,良,中,25,40,0.5,中,知识点三 塔盘,一、类型,按气液两相的接触状态，塔盘有溢流式和穿流式如两类。,溢流式塔板盘上设置有降液管，塔板上的液层高度可通过溢流堰的高度来调节。塔板效率高，操作弹性大。应用较广。,图,2-9,溢流式塔盘的气液流动简图,穿流式塔盘上无降液管，气液两相同时逆流穿过孔道，处理量大，压降小，但操作弹性小，塔板效率低。,图,2-10,穿流式塔盘的气液流动简图,二、溢流式塔盘组成,溢流式塔盘由气液接触元件、塔板、降液管、受液盘、溢流堰、塔盘支承件和紧固件组成。,1,、塔板,按塔盘的结构，塔盘可分为整块式和分块式两种。整块式塔盘用于塔的直径不超过,800mm,的场合；当塔径大于,900mm,时，因人可以进入塔内安装、检修，可采用分块式塔盘；当塔径在,800-900mm,之间时，可根据具体情况，选择整块式或分块式塔盘的一种。,塔盘的板面可划分为若干区域，各区的名称、作用。,图,2-11,塔板的板面布置图,（,1,）有效传质区,Aa,：塔板上布置有气液接触元件的区域，称有效传质区。,（,2,）降液区,Af,：每根降液管所占用的塔板区域，称降液区，降液区内不开孔。,（,3,）入口安定区,Ws,：塔板上液流的上游部位有狭长的不开孔区，叫入口安定区，此区域不开孔是为了防止因这部位液层较厚而造成倾向性漏液，同时也防止气泡窜入降液管。,（,4,）出口安定区,Ws,：在塔板上液流的下游靠近溢流堰部位也有狭长的不开孔区，叫出口安定区，这部分不开孔是为了减小因流进降液管的液体中含气泡太多而增加液相在降液管内排气的困难。,（,5,）边缘固定区,Wc,：在塔板边缘有宽度为,25,50mm,的区域不开孔，这部分用于塔板固定。,2,、降液管,作用：降液管的作用是将进入其内的含有气泡的液体进行气液分离，使清液进入下一层塔盘。为了更好地分离气泡，一般取液体在降液管内的停留时间为,2-5s,，由此决定降液管的形式和尺寸。,分类：常见的降液管有圆筒形和弓形两种。圆筒形降液管常用于负荷小的场合；弓形降液管能充分利用塔板空间，具有较大的降液面积，气液分离效果好，降液能力大，应用较广。,图,2-12,圆形降液管,图,2-13,弓形降液管,3,、受液盘,作用：受液盘的作用是保证降液管出口处的液封。,分类：受液盘有平形和凹形两种。,平形受液盘特点和应用：平形受液盘即塔板面本身，结构简单，适用于易结焦和易聚合的物料。,图,2-14,平形受液盘,凹形受液盘特点和应用：凹形受液盘具有缓冲液体冲击，防止液体飞溅，液封效果好，能使液体均匀流过塔盘的鼓泡区的优点，故应用较广。,图,2-15,凹形受液盘,4,、入口堰和溢流堰,入口堰：入口堰一般设置在平形受液盘的塔盘上，目的是保证降液管的液封，使从降液管下来的液体能在塔板上均匀分布，同时也为了减小入口处液体的水平冲击。当然筛板塔、浮阀塔等可不在塔盘上设入口堰，而采用操作液封。,溢流堰：溢流堰的作用是为了能在塔板上保持一定高度的液层并促使液体均匀分布。,分类：平堰：平堰应用较广。,齿形堰 ：多用于液体流量小或塔径较大而难以保证堰的水平度的场合。,图,2-16,平堰,图,2-17,齿形堰,三、塔盘的支承,1,、整块式塔盘,采用整块式塔盘的板式塔的塔体有若干个塔节组成，每个塔节内安装若干块塔盘，每个塔节之间通过法兰连接。塔节的长度取决于塔径，当塔径为,300-500mm,时，人只能将手臂伸入塔节安装塔板，塔节长度以,800-1000mm,为宜；当塔径为,600-800mm,时，人可以将上身伸入塔内安装塔板，塔节长度可增至,1200-1600mm,。同时为便于安装，每个塔节内的塔板数一般不宜超过,6,块。,（,1,）定距管式塔盘,一定数量的塔盘利用,3-4,根两端带螺纹的拉杆与定距管连在一起，最后用螺母将拉杆紧固在焊在塔壁的塔盘支座上。定距管支承着塔盘并使塔盘保持规定的间距。,1,塔盘板,2,降液管,3,拉杆,4,定距管,5,塔盘圈,6,吊耳,7,螺栓,8,螺母,9,压板,10,压圈,11,石棉绳,（,2,）重叠式塔盘,每个塔节的下部一般焊有三个支座，用于支承底层塔盘，然后依次装入上一层塔盘，塔盘间距由焊在塔盘下的支柱保证，并通过调节螺钉来调整塔盘的水平度。由于拧调节螺栓时人需要进入塔内，因此多用于塔径等于或大于,700mm,的场合。,1,调节螺栓,2,支承板,3,支柱,4,压圈,5,塔盘圈,6,填料,7,支承圈,8,压板,9,螺母,10,螺柱,11,塔盘板,12,支座,2,、分块式塔盘,采用分块式塔盘的板式塔的塔体不需要分塔节，而是焊制成开设有人孔的整体圆筒。其塔盘的支承有支承圈和支承梁两种结构。支承圈支承多用于塔径较小时（,Di2000mm,）的场合；,而塔径较大时（,Di,2000mm,）必须采用支承梁支承。,四、塔板的结构,1,、整块式塔盘,整块式塔盘有角焊和翻边两种结构。,（,1,）角焊结构,这种塔盘是将塔盘圈角焊在塔盘板上。制造简单，但容易产生焊接变形而引起塔板不平。,塔盘圈较低时用,塔盘圈较高时用,（,2,）翻边结构,这种塔盘的塔盘圈是由塔板翻边而成。当塔盘较低时，可由塔板整体冲压而成；当塔盘较高时，可在冲压翻边的基础上加焊塔盘圈 。,两种结构塔板的塔盘圈高度不得低于,溢流堰高，一般为,70mm,左右。,直边较短，整体冲压成型,塔盘圈与塔板对接焊而成,（,3,）密封装置,为了便于安装塔盘，塔盘与塔壁之间要留有一定的间隙。为了防止气体由此通过，须将此间隙密封。常用的密封填料是,10-20mm,的石棉绳，放置,2-3,层，通过上紧螺母，压紧压板及压圈来密封。,螺栓,2,螺母,3,压板,4,压圈,5,填料,6,圆钢圈,7,塔盘,2,、分块式塔盘,分块式塔盘根据塔径的大小，又分为单溢流型和双溢流型塔盘，当塔径为,800-2400m,时，采用单溢流塔盘；塔径大于,2400mm,时，则采用双溢流塔盘。,分类：分块式塔盘的塔板块数与塔体的直径关。塔板根据装配位置和作用的不同，分为矩形板、道板、和弓形板。,（,1,）弓形板,弓形板是指靠近塔壁的两块弓形塔板。其弦边作成自身梁， 其长度与矩形板相同。,（,2,）通道板,通道板设置在塔盘的中间，便于安装和维修。它是平板结构，通常放置在矩形板和弓形板上。为方便采光和通风，各层塔盘上的通道板最好开在同一垂直位置上。且为方便拆卸，每块通道板不宜超过,30,公斤。,（,3,）矩形板,其余的塔板因做成矩形称为矩形板。为了提高刚度，塔板有自身梁式和槽式两种，其中，自身梁式应用最广。,知识点四 除沫器,作用：除沫器的作用是分离塔顶出口气体中夹带的液滴和雾沫，保证传质效率和改善后续设备的操作。除沫器安装在塔顶，为保证良好的分离效果，与第一块踏板的间距要稍大于板间距。,分类：常用的除沫器有丝网除沫器、离心分离除沫器。,一、丝网除沫器,大型丝网除沫器是由若干层平铺的丝网被夹在上、下格栅之间形成的一个组合件；而直径小于,600mm,的小型丝网除沫器往往是由带状卷成盘形。丝网的材料可根据介质的物性及操作条件选择。,图,2-22,丝网除沫器,特点：,丝网除沫器具有比表面积大，重量轻、除沫效率高、压降小、使用方便的特点。应用广泛，已标准化。丝网除沫器适用于洁净的气体，不适用气液混合物中含有颗粒或粘性物料的场合。,二、离心分离除沫器,利用离心力的作用，实现气、液的分离。,特点：除沫效果不如丝网除沫器好，通常用于分离含有较大液滴或颗粒的气液分离。,项目三 填料塔,填料塔是一种以连续方式进行气、液传质的设备，它结构简单、压力降小、填料种类多、具有良好的耐腐蚀性能，尤其在处理容易产生泡沫的物料和真空操作时，有其独特的优越性。,知识点一 传质机理,填料塔的内部装有一定高度的填料，气体作为连续相自塔底向上穿过填料的间隙流动，而液体从塔顶进入，沿填料表面向下流动，两相在填料层表面上连续逆流接触进行传质、传热。两相的组分沿塔高呈连续变化。是一种连续型的气液传质设备。,知识点二 填料塔的组成,填料塔主要由塔体、填料、喷淋装置、液体再分布器、填料支承结构、支座等组成。,图,2-24,填料塔的结构简图,知识点三 填料,填料是填料塔气、液接触的元件，因此填料性能的优劣直接决定着填料塔的操作性能和传质效率。,一、生产对填料提出的要求,1,、分离效率方面：填料应具有尽可能大的比表面积；应具有优异的几何结构形状；应具有良好的润湿性能。,2,、处理能力方面：即填料的空隙率要大。,3,、流动阻力方面：即压降小。,4,、力学性能方面：填料应具有较高的机械强度。,5,、经济性能方面：填料应制造、维修方便，价格低廉。,二、填料的种类,填料的分类方法也很多 。,根据填料的堆放形式，分为散堆填料和规整填料两大类,根据填料的形状，分为实体填料和网体填料,其他：有的填料既可以乱堆又可以整砌。,1,、散堆填料,也称为乱堆填料，是具有一定几何形状和尺寸的颗粒体，在塔内以散堆的方式堆积。,（,1,）拉西环,拉西环是最早开发的一种填料。它是一个外径和高度相等的空心圆柱体，可用陶瓷、塑料、金属等制成。,图,2-25,拉西环,拉西环在塔内既可以散堆又可以整砌。为提高抗压能力，通常是下层采用大尺寸的拉西环整砌，上层采用小尺寸的拉西环乱堆。,拉西环的特点：结构简单，成本低。但传质效,率低，阻力大，处理能力小。目前在生产中已,基本被淘汰。,（,2,）鲍尔环,鲍尔环是在金属或塑料拉西环的壁上开一排或两排矩形孔，孔的叶片一端与壁相连，另一端弯向环心，在中心处相搭，上、下排矩形孔的位置相错。,图,2-26,鲍尔环,鲍尔环与拉西环相比，各方面性能均有大,幅度地提高。,（,3,）阶梯环,阶梯环的一端为高度减半的鲍尔环，另一端为喇叭口形。,图,2-27,阶梯环,阶梯环的性能比鲍尔环又有了进一步提高 。,（,4,）金属环矩鞍填料,金属环矩鞍填料综合了开孔环形填料和矩鞍形填料的结构特点，既保留了鲍尔环处理能力大、压降小、比表面大的特点；又继承了弧形面使液体易于分散，均匀成膜的优点，而且强度更高。是一种开敞结构、综合性能较好的新型填料。,图,2-28,环矩鞍,2,、规整填料,也称为结构填料，是由丝网、薄板或栅格等构件制成的具有一定几何形状的单元体，在塔内规则、整齐地排放。它人为规定了气液流路，克服了散堆填料堆放的随机性，改善了沟流、壁流现象，大大改善了填料层内气液两相的分布状况，从而具有更为优越的流体力学性能和传质性能。,丝网波纹填料是由若干平行直立放置的波网片组成，网片的波纹方向与塔轴线成,30,或,45,，相邻两片波纹方向相反组装在一起，周围用带状丝网圈箍住，构成一个圆柱形的填料盘。,图,2-29,丝网波纹填料,安装要求：填料盘的直径略小于塔内径以便于安装，塔内相邻两填料盘呈,90,放置，以利于液体重新分布和气液接触。,特点：丝网波纹填料气通量大，传质效率高，压降小，而且放大效应不明显，因此有利于大型塔的使用，特别适合精密精馏和高真空精馏操作。,知识点四 液体喷淋装置,液体喷淋装置是向填料层均匀分配液体，使填料表面能全部润湿的一种装置。其性能如何直接影响到塔内填料表面的有效利用率，进而影响传质效率。喷淋装置通常安装在塔顶填料层表面以上,150-300mm,处，以便留出足够的空间，让气体受约束地穿过喷淋装置，以提高分离效果。,分类：按结构分为管式、喷头式、盘式、槽式等，,按操作原理分为喷洒型、溢流型、冲击型等。,一、喷洒型,喷洒型喷淋装置是利用管道静压的作用使液体注入塔内。,分类：喷洒型喷淋装置分为单孔式和多孔式。,1,、单孔式喷淋装置,单孔式喷淋装置是利用塔顶进料管的出口或缺口直接喷洒料液，这种方法结构简单、但喷淋面积小，且不均匀，只适用于直径小于,300mm,的塔。,图,2-30,单孔式喷淋装置,图,2-30,单孔式喷淋装置,2,、多孔式喷淋装置,多孔式喷淋装置液体分布均匀但喷淋孔易堵和冲蚀。因此常用在料液清洁且不含固体颗粒的场合。同时管路中还必须设置管道过滤器。,（,1,）环管式分布器,环管式分布器是在环管的下部开有,3-5,排孔径为,3-8mm,的小孔。其结构简单、喷淋均匀度比单管式好，但易堵。按照塔径及液体均布的要求，环管式分布器可分为单环管分布器和多环管分布器。,图,2-32,多环管分布器,（,2,）排管式分布器,排管式分布器由主管和多列支管组成。主管将液体分流给各支管，每根支管上开有,1-3,排孔径为,3-5mm,的小孔。,排管式分布器一般为可拆式，以方便制造,和安装。,排管式分布器的特点：是液体分布均匀，但制造安装复杂，易堵，操作弹性小，应用较广。,图,2-33,水平引入的排管式分布器,图,2-34,垂直引入的排管式分布器,（,3,）莲蓬头式分布器,莲蓬头是开有许多小孔的球面，小孔呈同心圆分布，且各孔的轴线汇于一点。,图,2-35,莲蓬头式分布器,特点：莲蓬头式分布器在液体静压力稳定时，液体分布较均匀，且结构简单，但易堵。,二、溢流型,常用的溢流型喷淋装置有盘式和槽式两种。,1,、盘式分布器,盘式分布器料液经进口管到分布盘上，超过降液管堰高时，沿降液管壁呈膜状流下，淋洒至填料层上；气体由分布盘与塔壁之间的间隙或升气孔通过。,图,2-36,盘式分布器,特点：降液管的管口通常加工成凹槽或齿形，有时也将管口斜切，目的是减少降液管上缘不水平造成的液流不均匀。,应用：盘式分布器操作稳定，不易堵。适用于气液负荷较小的场合。,2,、槽式分布器,槽式分布器由分配槽和若干个喷淋槽组成。液体由进料管注入分配管再流入喷淋槽内实现液体的均匀分布。,图,2-37,槽式分布器,特点：分配槽的两侧开有矩形或三角形堰口，各堰口的下缘位于同一水平面上，其下部可储存固体颗粒；上部为敞开结构，易于检修时清理。,应用：槽式分布器结构复杂，制造较难，但安装方便，操作弹性大，液体分布均匀，不易堵，是应用比较广泛的液体分布器。,三、冲击型,冲击型分布器由中心管和反射板组成。液体沿中心管流下，靠液体冲击反射板的反射分散作用来分布液体。,特点：冲击型分布器不易堵，但喷淋半径随液体静压力的变化而变化，因此适合于操作条件比较稳定的场合。,分类：常用的冲击型分布器有反射板分布器和宝塔式分布器。,1,、反射板分布器,反射板有平圆板、凸球板、及锥体等形状，其上钻有一些小孔以便液体喷淋到板下的填料的表面上。,图,2-38,反射板分布器,2,、宝塔式分布器,宝塔型分布器的反射板由几个半径不同的圆锥形反射板分层叠落而成。液体分布比反射板分布器更均匀。,图,2-39,宝塔式分布器,知识点五 液体再分布器,液体沿填料向下流动时，由于向上的气流速度不均匀，中心气流速度大，靠近塔壁处流速小，使液体逐渐流向塔壁，形成“壁流”现象，使液体沿塔截面分布不均匀，降低了传质效率。随着填料层的增高，“壁流”现象加剧，严重时会使塔中心的填料不能被润湿而形成“干锥”。因此，为提高塔的传质效率，应将填料层分段，段间安装液体再分布器，使液体流经一段距离后在重新均匀分布。,1,、分配锥,结构简单，安装方便。但自由截面积减小，易形成死角。,2,、具有通孔的分配锥,增大了自由截面积，但结构较复杂。,分配锥,具有通孔的分配锥,3,、槽形分配锥,结构简单，具有较大的自由截面积，可用于较大直径的塔。,槽形分配锥,4,、改进分配锥,结构复杂，自由截面积大，无死角，不易堵。,图,2-40,改进分配锥,改进分配锥,知识点六 填料的支承装置,填料支承装置不仅要支承填料及其所持液体的全部重量，而且还要使气、液两相能顺利通过。因此填料支承装置不仅要有足够的强度和刚度，还要有足够的自由截面积，同时制造、安装、维修要方便。,分类：常用的填料支承装置有栅板、格栅板、驼峰板式。,1,、栅板,栅板由扁钢圈和若干根相互平行的扁钢条焊成。,图,2-41,栅板,特点：栅板结构简单，强度较大，但自由截面积较小，分块组装时易卡嵌。,2,、格栅板,格栅板由格条、栅条及边圈组成。栅条间距一般为,100-200mm,，格条间距一般,300-400mm,。格栅板适用于规整填料的支承。,图,2-42,格栅板,应用：格栅板适用于规整填料的支承。,3,、驼峰板,驼峰板属于梁式气体喷射式支承装置。驼峰板由开有长圆形孔的金属平板冲压为波形而成。上升的气体从侧面的小孔喷出，下降的液体从底部的小孔流下，气液两相在驼峰板上分道逆流。,驼峰板的特点：强度、刚度大，自由截面积大，压降小，是目前用于散装填料的性能最优、应用最广的大型支承装置。,图,2-43,驼峰板,小结,塔设备作为一种常见的传质、传热设备，已成为现代石油和化工生产中最重要和最关键的设备之一，要求掌握板式塔和填料塔的总体结构、传质机理，主要部件的类型、结构、特点及其应用场合。,模块三 换热器,工厂中换热器区图片,项目一 管式换热器,管式换热器是工厂中常见的换热器，主要的任务是为各工序提供适宜的温度条件，各岗位操作人员要熟悉换热器的操作，不仅要熟悉开停车和正常操作的方法，而且要了解各类型管式换热器的结构特点及应用场合。,知识点一 工业上换热方式,工业上常见换热方式有三种，分别是：间壁式换热、直接混合式换热、蓄热式换热。,间壁式换热,1,、间壁式换热,冷热流体不直接接触，传热时由高温流体传给壁面，壁面再传给冷流体。这是工厂中应用最广的方法。,2,、直接混合式换热,冷热流体直接接触。像凉水塔、喷淋式冷却塔等。,3,、蓄热式换热,通常在蓄热器中进行。这种方法效率很高，但会出现两股流体混合，因此使用不多。,直接混合式换热,蓄热式换热,知识点二 管式换热器,一、管式换热器的种类,1,、列管式换热器,列管式换热器是最典型的间壁式换热器，具有坚固、处理能力大，传热效果好，结构简单，适用性强等特点，在工厂中应用最为广泛，尤其是在高温、高压、大装之中使用广泛。折流板可以增加流体的扰动作用。,图,3-1,列管式换热器,2,、套管式换热器,由两种直径不同的同心直管焊接而成，具有结构简单，耐高压，传热效果好等特点。传热面积可根据工艺需要增减，流体严格逆流流动。但易发生泄露，占地面积大，可用在传热面积不大，但要求传热效果好的场合。,3,、蛇管式换热器,由盘成螺旋形或其它形状的直管，可分为喷淋式和沉浸式两种，具有结构简单，便于防腐，能承受高压，换热效果差等特点。,喷淋换热器,二、列管式换热器,在列管式换热器中，由于冷热流体温度不同，导致管程和壳程热膨胀程度不同，当温差很大时，可能引起管子变形，甚至断裂，造成内部泄露，从管板中松脱，严重时可能毁掉换热器，因此当壳体和管体温差达到,50,时，要进行热补偿。,常采用的热补偿措施有：补偿圈、浮头补偿、,U,形管补偿。,1,、固定管板式换热器,结构：管束两端的管板和壳体焊接成一体。,使用范围：由于没有热补偿，仅使用于流体温差不大，不易结垢的物料。,使用范围：由于没有热补偿，仅使用于流体温差不大，不易结垢的物料。,图,3-5,固定管板式换热器,2,、具有补偿圈的固定管板式换热器,结构：与固定管板式换热器相类似，在壳体合适位置加一补偿圈（又称膨胀节）。,使用范围：温度差小于,60-70K,，壳体压力小于,0.6MPa,。,优缺点：结构简单，造价低廉，能解决热补偿问题，但壳程清洗困难。,图,3-5,固定管板式换热器,3,、浮头式列管换热器,结构：两端管板有一端不与壳体相连，连接在一个可以沿着管长方向自由移动的封头,上，这个封头称为浮头。浮头能在壳盖里边自由移动，可解决热补偿问题。,图,3-6,浮头式列管换热器,使用范围：温差较大（,70-120K,）的场合。应用较为广泛。,优缺点：管束可以从壳体中抽出来，便于清洗和检修，但结构比较复杂，金属耗量多，造价较高。,4,、,U,形管式列管换热器,结构：换热器内每一根管子都弯成,U,形，固定在同一管板上。当管子受热或冷却时，每根管子均可自由膨胀。,图,3-7 U,形管式列管换热器,使用范围：高温高压情况。,优缺点：结构简单，质量轻，但管程清洗困难，管程隔板利用率差。,项目二 板式换热器,板式换热器早期用于食品行业，,50,年代推广到化工行业中，近几年来发展迅速使用范围越来越广。,1,、平板式换热器,结构：由传热板片、垫片、压紧装置组成。,图,3-8,平板式换热器,换热原理图,优点：传热系数大，结构紧凑，操作灵活，单位体积内换热面积大可根据需要调节板片数，安装检修方便。,缺点：操作压强小，操作温度不能太高，板间距小，处理量小。,应用：适用于介质压力和温差较小的场合。,2,、螺旋板式换热器,结构：由两平行的薄钢板卷制而成，中心设有中心隔板，使两个螺旋通道隔开。两流体必须逆流流动。,图,3-9,螺旋板式换热器,优点：结构紧凑，传热系数大，平均温度差大，传热效率高；不易堵塞，不易结垢，成本较低。,缺点：维修比较困难，流体阻力大，操作压强温度不能太高。,应用：适用于粘性流体或含有固体颗粒的悬浮液的换热。,3,、板翅式换热器,结构：主要由平隔板和各种形式的翅片组装而成，翅片一般安装在管外，增大传热面积 。,图,3-10,板翅式换热器,优点：轻巧紧凑，传热面积大，热导率高，
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