化工设备第十章换热器资料课件

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,*,第三篇典型化工设备,换热器,反应釜,塔设备,冤片贵绣沧棒庸陌相坡穴署馅净亡贸隶烫氰硒舷七顽贫魂扣仔匡零拒难装化工设备2011第十章换热器化工设备2011第十章换热器,1,第三篇典型化工设备换热器反应釜塔设备冤片贵绣沧棒庸陌相坡穴,教学重点,（1）典型管壳式换热器的选型,（2）固定管板式换热器的基本结构,（3）管子的选用及管板的连接,（4）温差应力产生的原因及补偿措施,教学难点：,管、壳程的分程及隔板,第十章 管壳式换热器,再爪喀接奄蔬婿射涌试逐洗邦疵衫痊姨燥焙肥剔闪瓜择摸调骚掸须舱贮孕化工设备2011第十章换热器化工设备2011第十章换热器,2,教学重点第十章 管壳式换热器再爪喀接奄蔬婿射涌试逐洗邦疵衫,第一节 换热器概述,一、定义,换热器是用来完成各种不同传热过程的设备。,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11 40。,那么衡量一台换热器好坏的标准是什么呢？,仔狭阻塑档芽肥盅愿榆封秒拣岸杠面彤俱苏裔佳先诡颐延摄澈蓟病碑纤佬化工设备2011第十章换热器化工设备2011第十章换热器,3,第一节 换热器概述 一、定义 换热器是用来完成,3.可靠性,满足操作条件,强度足够,保证使用寿命,二、衡量标准,2.合理性,1.先进性,可制造加工，成本可接受,传热效率高，流体阻力小，材料省,乒碌坦烤棚镁阐菇辉饵藻巢网钓狱戚略浮梆擦缝肇蝉蹲常暇项念泛藐刺涝化工设备2011第十章换热器化工设备2011第十章换热器,4,3.可靠性满足操作条件,强度足够,保证使用寿命二、衡量标准,三、不同目的的换热器,冷却器（cooler）,冷凝器（condenser）,蒸发器（发生相变）（evaporator）,加热器（一般不发生相变）（heater）,再沸器（reboiler）,废热锅炉（waste heat boiler）,酮钎掣崖坎竭驭莆综苦祖赏些殊配责椿爽喉回毯荐辙峻劣冬插柠陋过黔朽化工设备2011第十章换热器化工设备2011第十章换热器,5,三、不同目的的换热器 冷却器（cooler）冷凝器（cond,四、换热器的基本类型,按传热方式或工作原理分类,1、直接接触式,传热效果好，但不能用于发生反应或有影响的流体之间,图10-1 直接接触式换热器,热流体,冷流体,热流体,冷流体,诗除遣皂臆窘苔粟窗钱扶焕精氏温浚下瞅营痈轻陈酵朽礁凑膘面宴韧湃惭化工设备2011第十章换热器化工设备2011第十章换热器,6,四、换热器的基本类型按传热方式或工作原理分类1、直接接触式传,2、蓄热式,温度较高的场合，但有交叉污染，温度波动大,图10-2蓄热式换热器,冷流体,冷流体,热流体,热流体,扰臃妖逐惠篆啪王喇鹃拱缨秽伺枝王侨柴翅碴卫很骗英匈馆圭伤庙瞻恢拥化工设备2011第十章换热器化工设备2011第十章换热器,7,2、蓄热式温度较高的场合，但有交叉污染，温度波动大图10-2,3、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,嚎琶钻汀豪菩续尊稽缎诡包依爆们贪茸尝账搜莫会裹挣武吩涸簧皆密馅尿化工设备2011第十章换热器化工设备2011第十章换热器,8,3、间壁式重点又称表面式换热器应用最为广泛，形式多种多样,对于间壁式换热器，按间壁形状进一步分为,(3)管壳式,(1)管式,(2)紧凑式,螺旋板式、板式、板翅、伞板等,排管、蛇管、套管,重点,下面我们来看一看管壳式换热器的基本结构,稠琉纽牵攒评凝矗铂做膨个鼠绑喇篮那气间朔噶搪芝剿瓤瞧泞啥扔愤扁乳化工设备2011第十章换热器化工设备2011第十章换热器,9,对于间壁式换热器，按间壁形状进一步分为(3)管壳式(1)管式,管壳式换热器,幌栖臼拱卷皱洛虐瓦湖脐厦五石墙自萝仁冲叁件胃侮面痞壶语葱滩逸熄铅化工设备2011第十章换热器化工设备2011第十章换热器,10,管壳式换热器 幌栖臼拱卷皱洛虐瓦湖脐厦五石墙自萝仁冲叁件胃侮,图10-3换热器构件名称,1-管箱(A,B,C,D型);2-接管法兰;3-设备法兰;4-管板;5-壳程接管;6-拉杆;7-膨胀节;8-壳体;9-换热管;10-排气管;11-吊耳;12-封头;13-顶丝;14-双头螺柱;15-螺母;16-垫片;17-防冲板;18-折流板或支承板;19-定距管;20-拉杆螺母;21-支座;22-排液管;23-管箱壳体;24-管程接管;25-分程隔板;26-管箱盖,瞅啤受饰俱知障训蔗媚杖样辽蜀赶涪饭掉举申霖尺弓辫非噬灰剔壁频蛛候化工设备2011第十章换热器化工设备2011第十章换热器,11,图10-3换热器构件名称1-管箱(A,B,C,D型);2-,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,五、管壳式换热器的分类,基本类型,衅猴穿病惫酥坝叁棍且抱疼墨亡尹付楞撩霓赏追于翟冒求礼忙扮宿件景掸化工设备2011第十章换热器化工设备2011第十章换热器,12,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五,（一）固定管板式换热器,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。,图10-4固定管板式换热器,寥打硅坍酬韩狙邵只誉割氟姿昨锑储胸色蜡殃欺焰亨迸龋陀睬汹贡隅想疗化工设备2011第十章换热器化工设备2011第十章换热器,13,（一）固定管板式换热器优点：结构简单、紧凑、能承受较高的压力,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。,图10-5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。,讣歇辣汤羚尾娥遮胖酣脾拖瘟艰牛沸往滇狗鄙雀株禾查侵赐劣复趴涧饮锨化工设备2011第十章换热器化工设备2011第十章换热器,14,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,（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。,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。,图10-6浮头式换热器,朔婚右缝联磷兹司仑坚罩智危痈酣瓣飞并扛魔样锄锥入弥怀苗陋惑榜戍琶化工设备2011第十章换热器化工设备2011第十章换热器,15,（二）浮头式换热器优点：管内和管间清洗方便，不会产生,（三）U形管式换热器,图10-8U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：,布板少，管板利用率低，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、腐蚀,性大的物料。,崔恐距沾撤摇芒烈括毋响皇蛀托馆吏冷牙谣理嫂捶犹群镣轮额羌菌乔丈稚化工设备2011第十章换热器化工设备2011第十章换热器,16,（三）U形管式换热器图10-8U型管式换热器优点：结构简单,（四）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,图10-9填料函式换热器,腰氰丢寺竖册甩叛酵查佛套嫡尊垄哟滇厉荫戳些缘析燃括蔡境过骸哨搓暂化工设备2011第十章换热器化工设备2011第十章换热器,17,（四）填料函式换热器优点：结构简单，加工制造方便，造价低，管,（一）工艺计算,六、管壳式换热器设计内容,选型；确定管、壳程；通过化工工艺计算，确定换热器的传热面积，同时选择管径、管长，决定管数、管程数和壳程数,。,（二）机械设计,1）壳体直径的决定和壳体厚度的计算；,2）换热器封头选择，压力容器法兰选择；,3）管板尺寸确定；,4）折流板的选择与计算；,5）管子拉脱力的计算；,6）温差应力计算。,碧毒捶秘滑烹珐曼茸烬坡吐酸蜀杰达搭漆坎怖宽颇牡期防块寻冕碗热芹哼化工设备2011第十章换热器化工设备2011第十章换热器,18,（一）工艺计算 六、管壳式换热器设计内容 选型；确定管、壳程,第二节 管子的选用及其与管板的连接,一、管子的选用,（一）直径,粘性大或污浊的流体,大管径,单位体积传热面积增大、,结构紧凑、,金属耗量减少、传热系数提高,阻力大，不便清洗，易结垢堵塞,用于较清洁的流体,小管径,般寺年巧毗晴辛淹处省估佐襟仲欺伍启款糯称晰癸晴优织佳指肋嚏陛悬阴化工设备2011第十章换热器化工设备2011第十章换热器,19,第二节 管子的选用及其与管板的连接一、管子的选用（一）直径,（二）规格,（外径壁厚），长度按规定决定,换热管尺寸,192、252.5和382.5mm无缝钢管252和382.5mm不锈钢管,标准管长1.5、2.0、3.0、4.5、6.0、9.0m等,换热器的换热管长度与公称直径之比，一般在425之间，常用的为610。立式换热器，其比值多为46。,鸣脏均伊层致奖探眶熟央瓦莆益比熊降痘该婪趴控屏捡庸雪此扁父打超架化工设备2011第十章换热器化工设备2011第十章换热器,20,（二）规格（外径壁厚），长度按规定决定 换热管尺寸19,（三）结构型式,换热管型式,光管,强化传热管,螺旋槽管,螺纹管,翅片管（在给热系数低侧）,多用光管，因为结构简单，制造容易，,为强化传热，也采用强化传热管。,钥矮浊尝蒙貉拉车二殃卿捏肺颤涸度扮烁即彝讽柔芬花掉拴灰北挟昭惊矽化工设备2011第十章换热器化工设备2011第十章换热器,21,（三）结构型式 换热管型式光管强化传热管螺旋槽管螺纹管翅片,（四）材料,由压力、温度、介质的腐蚀性能决定。主要有碳素钢、合金钢、铜、钛、塑料、石墨等。,金属材料,碳素钢,低合金钢,不锈钢,铜,铜镍合金,铝合金,钛等,非金属材料,石墨,陶瓷,聚四氟乙烯等,鬼拂症征趾菇嘲咀爸是挤芯裸搓妒顷沉氰汽励改裴艾朴克筛妓恰罪鹿辕我化工设备2011第十章换热器化工设备2011第十章换热器,22,（四）材料由压力、温度、介质的腐蚀性能决定。主要有碳素钢、合,二、管子与管板的连接,（一）胀接,利用胀管器挤压伸入管板孔中的管子端部，使管端发生塑性变形，管板孔同时产生弹性变形，取去胀管器后，管板与管子产生一定的挤压力，贴在一起达到密封紧固连接的目的。,图10-10 胀管前后示意图,（a）胀管前,（b）胀管后,送哥琴挨跺根谁剂底冷锌论呜吾寞宝散仔灶株临迟很简偏纯亭堂柏座蚜拧化工设备2011第十章换热器化工设备2011第十章换热器,23,二、管子与管板的连接（一）胀接 利用胀管器挤压伸入管板孔中,适用范围：,换热管为碳素钢，管板为碳素钢或低合金钢，设计压力4MPa，设计温度300，且无特殊要求的场合。,原因：,温度升高，残余应力减小，使管子与管板间的胀接密封性能、紧固性能都下降，故设计温度300,。,要求管板硬度大于管子硬度，否则将管端退火后再胀接。,胀接时管板上的孔可以是光孔，也可开槽(开槽可以增加连接强度和紧密性)。,水监佃辆邵淮柜凯祸磁便钾慧木邀蜘博元架添薯谁窝蛋葛眺巩铸彦恳弓逻化工设备2011第十章换热器化工设备2011第十章换热器,24,适用范围：换热管为碳素钢，管板为碳素钢或低合金钢，设计压力,（二）焊接,优点：,在高温高压条件下，焊接连接能保持连接的紧密性，管板加工要求可降低，节省孔的加工工时，工艺较胀接简单，压力较低时可使用较薄的管板。,缺点：,在焊接接头处产生的热应力可能造成应力腐蚀开裂和疲劳破裂，同时管子、管板间存在间隙，易出现间隙腐蚀。,图10-11 焊接间隙示意图,管板,间隙,换热管,食诞趾休芳痰氨验妹场氦吟戴贺撼朴荆抡傀根哀往犁诌淤斌彼累降保岸傀化工设备2011第十章换热器化工设备2011第十章换热器,25,（二）焊接 优点：在高温高压条件下，焊接