填料函式换热器

化工人才的摇篮化工人才的摇篮化工设备第五章换热设备课件设计：陈玉华化工人才的摇篮化工人才的摇篮第一节换热设备的应用及类型一、换热设备的应用换热设备用来实现物料之间的容量传递，在石化、冶金、电力行业应用普遍。在换热设备中，应用最广泛的是管壳式换热器。化工人才的摇篮化工人才的摇篮换热器化工人才的摇篮化工人才的摇篮二、换热设备的类型（一）按用途分类（1）加热器。用于把流体加热到所需温度，被加热流体在加热过程中不发生相变。“相”的概念，举例如气相、液相、固相。（2）预热器。用于流体的预热，以提高整套工艺装置的效率。（3）过热器。用于加热饱和蒸汽，使其达到过热状态。化工人才的摇篮化工人才的摇篮二、换热设备的类型（4）蒸发器。用于加热液体，使其蒸发汽化。（5）再沸器。用于加热已被冷凝的液体，使其再受热汽化，为蒸馏过程专用设备。（6）冷却器。用于冷却流体，使其达到所需温度。（7）冷凝器。用于冷却凝结性饱和蒸汽，使其液化。化工人才的摇篮化工人才的摇篮（二）按传热面形状和结构分类（1）管式换热器通过管子壁面进行传热的换热器。按传热管的结构型式可分为管壳式、蛇管式、套管式、翅片式换热器。（2）板面式换热器。通过板面进行传热的换热器。按传热板的结构型式可分为板式、螺旋板式、板翅式、热板式换热器等。化工人才的摇篮化工人才的摇篮管壳式换热器化工人才的摇篮化工人才的摇篮板面式换热器化工人才的摇篮化工人才的摇篮一、管壳式换热器的类型及特点1.固定管板式换热器结构特点：两块管板分别焊于壳体的两端，管束两端固定在管板上。固定管板式换热器的优点：结构简单、紧凑，在相同的壳体直径内，排管数量多；每根换热管都可以进行更换，管内清洗方便。缺点：壳程不能进行机械清洗；换热管与壳体温差较大时，产生温差应力。固定管板式换热器适用于壳程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。第二节管壳式换热器化工人才的摇篮化工人才的摇篮固定管板式换热器1.折流板；2.膨胀节；3壳体化工人才的摇篮化工人才的摇篮2.浮头式换热器结构特点：后端管板不与壳体固定连接，可在壳体内沿轴向自由伸缩，称为浮头。浮头式换热器的优点：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：结构复杂，造价高；浮头盖与浮动管板之间若密封不严会发生内漏。浮头式换热器适用于壳体和管束壁温差较大或壳程介质易于结垢的场合。化工人才的摇篮化工人才的摇篮浮头式换热器1.管程隔板；2.壳程隔板；3浮头化工人才的摇篮化工人才的摇篮3.U形管式换热器结构特点：只有一个管板，换热管为U形，管子两端固定在同一管板上。U形管式换热器的优点：结构简单，密封面少，运行可靠，造价低；管束可以自由伸缩，不会产生温差应力；管束可以抽出，管间清洗方便。缺点：管内清洗困难；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。U形管式换热器适用于管、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。一般高温、高压、腐蚀性强的介质走管内，可使高压空间减小，也易解决密封问题。化工人才的摇篮化工人才的摇篮U形管式换热器1.管束；2.壳程隔板；3.管程隔板化工人才的摇篮化工人才的摇篮4.填料函式换热器结构特点：前端管板与壳体固定连接，后端采用填料函密封。填料函式换热器的优点：管束可以自由伸缩，不会产生温差应力；结构较浮头式换热器简单，制造方便；管束可从壳体内抽出，管内管间均能进行清洗。缺点：填料函耐压不高，一般小于4MPa；壳程介质可能通过填料函外漏。填料函式换热器适用于管壳壁温差较大，或介质易结垢，需经常清理且压力不高的场合。化工人才的摇篮化工人才的摇篮填料函式换热器填料函化工人才的摇篮化工人才的摇篮二、管壳式换热器结构（一）换热管1．换热管结构与材料换热管一般采用无缝钢管，为了强化传热，可采用翅片管、螺纹管、螺旋槽管。2．换热管在管板上的排列方式换热管在管板上的排列方式主要有四种：正三角形、转角三角形、正方形、和转角正方形。第二节管壳式换热器化工人才的摇篮化工人才的摇篮（二）管板1.管板与换热管的连接管板主要是用来连接换热管，同时将管程和壳程分隔，避免冷热流体相混合。换热管与管板的连接结构主要有胀接、焊接、胀焊结合三种。（1）胀接利用胀管器进行，其基本原理是拍使换热管扩张产生塑性变形与管板贴合。特点：胀接结构简单，换热管修补容易。由于胀接管端处在胀接时产生塑性变形，存在着残余应力，随着温度的上升，残余应力逐渐消失，使管端处密封和结合力降低。化工人才的摇篮化工人才的摇篮（2）焊接换热管与管板用焊接连接，目前应用较广泛，因为管孔不需开槽，且换热管端不需退火，制造加工方便。特点：焊接结构强度高，抗拉脱力强，焊接部分有泄露时可补焊。如需要更换换热管，可采用专用刀具拆卸，比胀接方便。一般焊接对压力和温度无限制，但不适用于较大振动及有间隙腐蚀的场合。化工人才的摇篮化工人才的摇篮管子与管板焊接连接化工人才的摇篮化工人才的摇篮（3）胀焊结合胀焊结合适用于密封性能较高及有间隙腐蚀的场合，以及承受振动或疲劳载荷的场合。这种结构按加工工艺过程有先胀后焊和先焊后胀两种型式。特点：先胀后焊使管壁紧贴于管板孔壁上，防止焊接后再胀管引起焊缝产生裂纹；但在胀管时使用的润滑油可能进入接头的缝隙中，影响焊缝质量。先焊后胀能防止油污对焊缝质量的影响，但先焊后胀有时会使焊缝受到损坏。化工人才的摇篮化工人才的摇篮2.管板与壳体的连接管板与壳体的连接型式有不可拆式连接、可拆式连接两种。不可拆式连接固定管板式换热器管板与壳体用焊接连接，为不可拆连接。可拆式连接U形管式、浮头式及填料函式换热器，一般采用管板本身不直接与壳体焊接，而通过壳体上法兰和管箱法兰夹持固定，以便抽出管束进行维护和清洗。化工人才的摇篮化工人才的摇篮3.管板与壳体、管箱的连接方式（1）管板通过垫片与壳体法兰和管箱法兰连接。（2）管板直接与壳体圆筒和管箱圆筒形成整体结构。化工人才的摇篮化工人才的摇篮（三）管箱结构管箱的作用是把管道中来的流体均匀分布到各换热管中，将换热管内流体汇集在一起送出换热器。管箱的结构与换热器是否需要清洗，是否需要分程有关。化工人才的摇篮化工人才的摇篮板式、板翅式、螺旋板式以及伞板换热器等，都属于传热面用板做成的板面式换热器，它们不同于传热面用管做成的管式换热器。（一）螺旋板式换热器1.螺旋板式换热器在工业中的主要应用螺旋板式换热器具有体积小、效率高、制造简单、成本较低能进行低温差热交换等优点，近年来在各行业中应用日趋广泛。第三节板面式换热器简介化工人才的摇篮化工人才的摇篮2.螺旋板式换热器的结构螺旋板式换热器由外壳、螺旋体、密封剂进出口等四部分组成。螺旋体用两张平行的钢板卷制而成，具有两个使介质通过的矩形通道。分成两大类，不可拆式和可拆式。不可拆式螺旋板式换热器结构特点：通道两端全部垫入密封条后焊接密封（称为Ⅰ型）。化工人才的摇篮化工人才的摇篮•螺旋板式换热器化工人才的摇篮化工人才的摇篮可拆螺旋板式换热器结构又有两种。一种结构的特点是螺旋通道两端面交错焊死，两端面的密封采用端盖加垫片的密封结构，螺旋体内清洗可由两端分别进行清洗（称为Ⅱ型）。另一种结构特点是一个通道两端焊死，另一个通道两端全部敞开，两端面的密封采用端盖加垫片的密封结构（称为Ⅲ型）。化工人才的摇篮化工人才的摇篮介质流动有两种情况，一种为全逆流，热流体由换热器中心进入，从里向外流动，冷流体由周边向里流动。另一种为旋转流和轴向流，在Ⅲ型结构中，一种介质在全部焊死的通道内流动，另一种介质在两端敞开通道轴向流动。螺旋板式换热器结构特点：传热效率高；能有效地利用流体压头损失；不易污塞；能利用低温热源，并能精确控制出口温度；结构紧凑；密封结构可靠；温差应力小；热损失少；制造简单；承压能力受限制，最高工作应力为4MPa。化工人才的摇篮化工人才的摇篮（二）板式换热器1.板式换热器在工业中的应用2．板式换热器的结构板式换热器是由很多波纹形或其他型式突出物的传热板，按一定间隔，通过垫片压紧而成的。主要由板片、密封垫片、压紧板、轴等零部件组成。板片组装时，A片和B片交错排列。各板之间形成狭窄的网形流道。板片上的四角有4个孔，形成了介质的分配管和汇集管。密封垫片把冷、热两流体密封在换热器内，同时又合理地将冷、热两介质分开不致混合，在许多通道里面，冷、热介质分别流入各个通道，可以逆流，也可以并流，在流动过程中，两种介质通过板片换热。化工人才的摇篮化工人才的摇篮板式换热器的结构特点：传热效率高，比管壳式换热器高２倍以上；使用安全可靠；占地小，易维护；很容易改变换热面积或流程组合；有利于低温热源的利用；阻力损失小；冷却水量小；垫圈常需要拆卸和清洗，故泄露的可能性大；投资效率低；不易处理有悬浮物的物料；使用温度不能很高，处理量也相对较小。化工人才的摇篮化工人才的摇篮（三）板翅式换热器1.板翅式换热器在工业中的应用2.板翅式换热器的基本结构板翅式换热器的板束是由翅片、隔板和封条三部分组成。在相邻的两隔板之间放置翅片及封条，组成夹层，称为通道。将这样的夹层根据介质的不同流动方式叠置起来焊成整体，即组成板束（或称芯体）。化工人才的摇篮化工人才的摇篮３.板翅式换热器的结构特点传热效率高；结构紧凑、重量轻；适用范围广；制造工艺复杂，要求严格；容易堵塞，清洗和检修较困难，若因腐蚀产生内漏，则很难修理。一般情况下，板束两侧各有1-2层不走介质的强度层，或称之为假通道。再在板束上配置适当的介质进出口的分配段和集流箱，就组成一个完整的板翅式换热器。化工人才的摇篮化工人才的摇篮板翅式换热器化工人才的摇篮化工人才的摇篮第四节换热设备的使用与维护（一）日常检查检查内容包括运行异声、压力、稳度、泄露、介质、基础支架、保温层、振动、仪表灵敏度等.（二）腐蚀分析和防护1.腐蚀部位及原因换热管及与管板的连接处是经常发生腐蚀的部位，离管子入口端40-50cm处的管端腐蚀最易发生，这与入口介质的涡流磨损与腐蚀共存有关，管在内侧有遗物堆积或粘着也易产生腐蚀。壳体及其附件完全是焊接结构，因此焊缝及热影响区易发生腐蚀、裂纹。化工人才的摇篮化工人才的摇篮2.防止壳程腐蚀的方法(1）壳程为电解质时，应避免选用不同电解电位材质的折流板；（2）在已制成的换热器中有折流板对壳体的电化学腐蚀，要做到定期检查，折流板部分的壳体更要重点检查；（3）壳体外侧进行补强；（4）对已造成的壳体减薄，检修时要对减薄部分堆焊；对必须采用高电位折流板的情况，壳体内侧应作贴衬处理。化工人才的摇篮化工人才的摇篮（三）振动的防护1.振动的原因及危害换热器管子产生振动的原因主要有两种：一是外界激振源引起的振动，如往复式压缩机的脉动气流引起的振动。另一种是流体流动激振，又可分为管侧和壳侧流体激发的振动。一般情况下，管侧流动激发的振动振幅小往往可忽略，壳侧激振需考虑。振动破坏的位置：管子中间位置处、紧靠折流板缺口处、折流板管口内、传热管原有的一些细小裂纹或缺陷，因振动逐渐扩展，最终导致破坏。化工人才的摇篮化工人才的摇篮2.主要防振措施（1）降低流体在壳程的流速。（2）提高管子的固有频率，最有效的方法是减小跨距。（3）改变折流板的型式，以改变换热管的支承状况。化工人才的摇篮化工人才的摇篮二、管壳式换热器的检修（一）换热器检修内容1.换热器小修主要内容（1）清扫管程内部及头部积垢；（2）通过试压找出泄露的管子和管口；（3）对泄露的管子进行补胀、补焊，或用锥形堵头堵死；（4）对管束进行试压。化工人才的摇篮化工人才的摇篮2．换热器大修主要内容（1）抽芯，使用专用抽芯机将管束从壳体里抽出；（2）管壳程清洗（3）管束装回；（4）当管束堵管数达到单程管子10%以上时，管束应进行更新。化工人才的摇篮化工人才的摇篮（二）换热器检查（1）壳体检查；（2）泄露检查；（三）管壳式换热器试压浮头式换热器全过程试压分三程进行。第一程，固定管板、浮动管板与管子连接口的试压；第二程，管箱及