常见换热器简介

ConfidentialInformation常见换热器简介1ConfidentialInformationConfidentialInformation1、换热器的定义以在两种流体之间用来传递热量为基本目的的装置统称换热设备，又称换热器（热交换器）。2、功能主要功能是保证工艺过程对介质所要求的特定温度，同时也是提高能源利用率、回收利用余热、废热和低位热能。3、应用换热器的应用十分广泛，它是化工、炼油、动力、原子能、轻工、食品制药和机械制造等行业广泛使用的一种通用设备。换热器既可是一种单独的设备，如加热器、冷却器和凝汽器等；也可是某一工艺设备的组成部分，如氨合成塔内的热交换器。一、概述ConfidentialInformationConfidentialInformationTt间壁式热流体蓄热式tT直接接触式冷流体二、换热器的分类蓄热式间壁式直接接触式1.按热量的传递方式分类ConfidentialInformationConfidentialInformation热管：夹套式：板式：螺旋板式、板式、板翅式等、喷淋式等列管式、套管式、盘管式管式2.按结构分类:再沸器蒸发器冷凝器冷却器加热器3.按用途分类二、换热器的分类ConfidentialInformationConfidentialInformation列管式换热器结构比较紧凑，单位体积所具有的传热面积大（40～150平方米/立方米），传热效果好，适应性强，操作弹性较大，尤其适用于高温、高压和大型装置中，是管式换热器中应用最普遍的换热器。注意：当两种流体的温度超过50℃时，就应当从结构上考虑热膨胀的影响，采取相应的热补偿措施。根据热补偿方式的不同，列管换热器分为三种形式：1、固定管板式2、浮头式3、U型管式三、换热器的结构形式和特点--列管式ConfidentialInformationConfidentialInformation固定管板式换热器优点：结构简单、紧凑。在相同的壳体直径内，排管数最多，旁路最少；每根换热管都可以进行更换，且管内清洗方便。缺点：壳程不能进行机械清洗；当换热管与壳体的温差较大（大于50℃）时产生温差应力，需在壳体上设置膨胀节，因而壳程压力受膨胀节强度的限制不能太高。适用于壳方流体清洁且不易结垢，两流体温差不大或温差较大但壳程压力不高的场合。ConfidentialInformationConfidentialInformation浮头式换热器优点：当换热管与壳体有温差存在，壳体或换热管膨胀时，互不约束，不会产生温差应力；管束可从壳体内抽出，便于管内和管间的清洗。缺点：结构较复杂，用材量大，造价高；浮头盖与浮动管板之间若密封不严，发生内漏，造成两种介质的混合。适用于壳体和管束壁温差较大或壳程介质易结垢的场合。ConfidentialInformationConfidentialInformationU型管式换热器优点：结构简单，只有一个管板，密封面少，运行可靠，造价低；管束可以抽出，管间清洗方便。缺点：管内清洗比较困难；由于管子需要有一定的弯曲半径，故管板的利用率较低；管束最内层管间距大，壳程易短路；内层管子坏了不能更换，因而报废率较高。适用于管、壳壁温差较大或壳程介质易结垢，而管程介质清洁不易结垢以及高温、高压、腐蚀性强的场合。ConfidentialInformationConfidentialInformation套管式换热器套管式换热器：优点：结构简单；能耐高压；传热面积可根据需要增减；适当地选择管内、外径，可使流体的流速增大，且两种流体呈逆流流动，有利于传热。缺点：单位传热面积的金属耗量大；管子接头多，检修清洗不方便。适用于高温、高压及小流量流体间的换热。ConfidentialInformationConfidentialInformation蛇管式换热器优点：结构简单、价格低廉、便于防腐蚀、能承受高压。缺点：由于容器的体积较蛇管的体积大得多，管外流体的传热膜系数较小，故常需加搅拌装置，以提高其传热效率。ConfidentialInformationConfidentialInformation喷淋式换热器优点：检修清理方便，传热效果好等。缺点：体积庞大，占地面积大；冷却水量较大，喷淋不易均匀。蛇管换热器因其结构简单、操作方便、常被用于制冷装置和小型制冷机组中。ConfidentialInformationConfidentialInformation列管冷凝器按材质分类：碳钢、不锈钢、钛材、衬钽、哈氏合金、石墨、石墨改性聚丙烯等按安装方式：立式、卧式ConfidentialInformationConfidentialInformation优点：可在较小的温差下操作，能充分利用低温热源；结构紧凑，单位体积的传热面积约为管壳式换热器的3倍。缺点：操作温度和压力不宜太高，目前最高操作压力为2MPa，温度在400℃以下；因整个换热器为卷制而成，一旦发现泄漏，维修很困难。四、换热器的结构形式和特点--板式ConfidentialInformationConfidentialInformation螺旋板式换热器ConfidentialInformationConfidentialInformation板翅式换热器板翅式换热器，通常由隔板、翅片、封条、导流片组成。在相邻两隔板间放置翅片、导流片以及封条组成一夹层，称为通道。板翅式换热器结构紧凑，轻巧，适应性强，并且传热效率高；但其易堵塞，不耐腐蚀。目前在工程机械、通用机械等领域，板翅式换热器被广泛应用于各种油、水、气体冷却器等。ConfidentialInformationConfidentialInformation平板式换热器优点：结构紧凑，单位体积设备所提供的换热面积大；组装灵活，具有较高的传热效率，一般约为管壳式换热器的3～5倍；拆装方便，有利于维修和清洗。缺点：处理量小；操作压力和温度受密封垫片材料性能限制而不宜过高。适用于经常需要清洗、工作环境要求十分紧凑，工作压力在2.5MPa以下，温度在-35℃~200℃场合。ConfidentialInformationConfidentialInformation焊接式板式换热器用焊接结构替代橡胶垫密封,全焊式和半焊式板式换热器的出现,消除了由于垫片材料耐温、耐腐蚀、耐压方面的限制。耐压耐温达3.2MPa和300℃,单台换热面积F为3m2～2000m2。可用于气-气、气-液、液-液的换热和蒸气的冷凝ConfidentialInformationConfidentialInformation列管式换热器结构比较紧凑，单位体积所具有的传热面积大（40～150平方米/立方米），传热效果好，适应性强，操作弹性较大，尤其适用于高温、高压和大型装置中，是管式换热器中应用最普遍的换热器。注意：当两种流体的温度超过50℃时，就应当从结构上考虑热膨胀的影响，采取相应的热补偿措施。根据热补偿方式的不同，列管换热器分为三种形式：1、固定管板式2、浮头式3、U型管式五、换热器的结构形式和特点--夹套式ConfidentialInformationConfidentialInformation夹套式换热器夹套式换热器是间壁式换热器的一种，在容器外壁安装夹套制成性能特点结构简单；但其加热面受容器壁面限制，传热系数也不高。为提高传热系数且使釜内液体受热均匀，可在釜内安装搅拌器。当夹套中通入冷却水或无相变的加热剂时，亦可在夹套中设置螺旋隔板或其它增加湍动的措施，以提高夹套一侧的给热系数。为补充传热面的不足，也可在釜内部安装蛇管五、换热器的结构形式和特点--夹套式ConfidentialInformationConfidentialInformation热管式换热器以热管为传热单元的热管换热器是一种新型高效换热器，它是由壳体、热管和隔板组成的。热管作为主要的传热元件，是一种具有高导热性能的传热装置原理：将壳体抽真空后充入适量的工作液，密闭壳体便构成一只热管。当热源对其一端供热时，工作液自热源吸收热量而蒸发汽化，携带潜热的蒸汽在压差作用下，高速传输至壳体的另一端，向冷源放出潜热而凝结，冷凝液回至热端，再次沸腾汽化。如此反复循环，热量乃不断从热端传至冷端。六、换热器的结构形式和特点--热管式ConfidentialInformationConfidentialInformation热管式换热器适用范围特别适用于低温差传热及某些等温性要求较高的场合。热管换热器具有结构简单、使用寿命长、工作可靠、应用范围广等优点，可用于气─气、气─液和液─液之间的换热过程。ConfidentialInformationConfidentialInformation其他类型换热器图2螺旋缠绕换热器图1螺旋折流板换热器ConfidentialInformationConfidentialInformation七、换热器的选型和提高热效率的途径7.1、换热器选型选择换热器需注意的三个基本参数1）换热介质的温度2）工作压力3）介质物性例如：管式换热器具有能适应高温、高压场合换热的特点，但是换热效率相对板式换热器而言要低，且体积较大。板式换热器具有结构紧凑、换热效率高的特点，但其不适用于高温高压的换热场合ConfidentialInformationConfidentialInformation七、换热器的选型和提高热效率的途径7.1、换热器选型--流体流经管程或壳程的选择原则：传热效果好；结构简单；清洗方便①不洁净或易结垢的液体宜在管程；②腐蚀性流体宜在管程，以免管束和壳体同时受到腐蚀；③压力高的流体宜在管内，以免壳体承受压力；④饱和蒸汽宜走壳程，饱和蒸汽比较清洁，且冷凝液容易排出；⑤流量小而粘度大的流体一般走壳程为宜；⑥需要被冷却物料一般走壳程，便于散热ConfidentialInformationConfidentialInformation七、换热器的选型和提高热效率的途径7.2、提高换热效率的途径——强化传热过程传热计算的基本公式：其中：Q为换热量；K为换热系数；S为换热面积；△tm为对数平均温差。ConfidentialInformationConfidentialInformation七、换热器的选型和提高热效率的途径7.3、强化传热过程方式：1、增大总传热系数K方法：降低污垢热阻通过增大流速冲刷管壁防止污垢沉积，或采用阻垢剂等化学和机械方法来抑制污垢的生成速度，并注意及时消除。提高对流传热系数增加湍动程度、减少层流底层的厚度，比如：（1）提高流速，增加雷诺系数。如增加折流层数。（2）增加流体的扰动。如采用浅密波纹。ConfidentialInformationConfidentialInformation七、换热器的选型和提高热效率的途径2、增大传热面积S方法：1、提高单位体积内的传热面积，采用小管径，板状换热表面，改变传热面形状等；2、增大对流传热系数小的一侧的面积，如波纹管，翅片管等。ConfidentialInformationConfidentialInformation七、换热器的选型和提高热效率的途径3、提高传热推动力△tm方法：1、适当提高加热蒸汽压强，降低冷却水进口温度，确定适宜的出口温度都可提高△tm；2、两侧变温情况下，尽量采用逆流流动；ConfidentialInformationConfidentialInformationThanks29