演示文稿671

套管式换热器 套管式换热器是由直径不同 的直管制成的同心套管,并由U形弯头连接 而成.在这种换热器中,一种流体走管内,另 一种流体走环隙,两者皆可得到较高的流速, 故传热系数较大.另外,在套管换热器中,两 种流体可为纯逆流,对数平均推动力较大。 套管换热器结构简单,能承受高压,应用亦方 便(可根据需要增减管段数目). 特别是由于 套管换热器同时具备传热系数大,传热推动 力大及能够承受高压强的优点,在超高压生 产过程(例如操作压力为3000大气压的高压 聚乙烯生产过程)中所用的换热器几乎全部 是套管式。
• 列管式换热器是目前化工及酒精生产上应 用最广的一种换热器。它主要由壳体、管 板、换热管、封头、折流挡板等组成。所 需材质 ，可分别采用普通碳钢、紫铜、或 不锈钢制作。在进行换热时，一种流体由 封头的连结管处进入，在管流动，从封头 另一端的出口管流出，这称之管程；另-种 流体由壳体的接管进入，从壳体上的另一 接管处流出，这称为壳程列管式换热器。
• 双管板换热器 也称P型换热器，是在管壳式换热器的两头 各加一个管板，可以有效防止泄漏造成的污染。现在国产 品牌较少，价格昂贵，一般在10万元以上，进口可以到几 十万。符合新版GMP规定，虽价格昂贵，但决定其市场 广阔。 混合式换热器 • 混合式热交换器是依靠冷、热流体直接接触而进行传 热的，这种传热方式避免了传热间壁及其两侧的污垢热阻， 只要流体间的接触情况良好，就有较大的传热速率。故凡 允许流体相互混合的场合，都可以采用混合式热交换器， 例如气体的洗涤与冷却、循环水的冷却、汽-水之间的混 合加热、蒸汽的冷凝等等。它的应用遍及化工和冶金企业、 动力工程、空气调节工程以及其它许多生产部门中
间壁式换热器的类型
夹套式换热器 这种换热器是在容器外壁 安装夹套制成,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. 夹套式换热器广泛用于反应过程的加热和 冷却。
应用最广泛的加热剂,由于饱和水蒸汽冷凝时的传热膜系数很高，可以改变蒸汽 的压强以准确地调节加热温度，而且常 饱和的水蒸汽是一种(一)常用的加热剂 1、饱和水蒸汽 可利用价格低廉的蒸汽机及涡轮和排放的废气。但饱和水蒸汽温度超过180℃， 就需采用很高的压强。一般只用于加热温度在180℃以下的情况。 2、烟道气 燃料燃烧所得到的烟道气具有很高的温度，可达700～1000℃，适用于需要 达到高温度的加热。用烟道气加热的缺点是他的比热低，控制困难及传热膜系数 很低。除了以上两种常用的加热剂之外，还可以结合工厂的具体情况，采用热空 气作为加热剂。也可应用热水来作为加热剂。
1 换热器的内容
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• 浮头式换热器 • 换热器的一块管板用法兰与外壳相连接，另一块管 板不与外壳连接，以使管子受热或冷却时可以自由伸缩， 但在这块管板上连接一个顶盖，称之为“浮头”，所以 这种换热器叫做浮头式换热器。其优点是：管束可以拉 出，以便清洗；管束的膨胀不变壳体约束，因而当两种 换热器介质的温差大时，不会因管束与壳体的热膨胀量 的不同而产生温差应力。其缺点为结构复杂，造价高。 填料函式换热器 • 这类换热器管束一端可以自由膨胀，结构比浮头式 简单，造价也比浮头式低。但壳程内介质有外漏的可能， 壳程中不应处理易挥发、易燃、易爆和有毒的介质
沉浸式蛇管换热器 这种换热器是将金属管弯绕成各种与容 器相适应的形状,并沉浸在容器内的液体中.蛇管换热器的优 点是结构简单,能承受高压,可用耐腐蚀材料制造;其缺点是容 器内液体湍动程度低,管外给热系数小.为提高传热系数,容器 内可安装搅拌器。
喷淋式换热器 这种换热器是将换热管成排地固定在钢 架上，热流体在管内流动,冷却水 从上方喷淋装置均匀淋下, 故也称喷淋式冷却器.喷淋式换热器的管外是一层湍动程度 较高的液膜,管外给热系数较沉浸式增大很多.另外,这种换热 器大多放置在空气流通之处,冷却水的蒸发亦带走一部分热 量,可起到降低冷却水温度,增大传热推动力的作用.因此,和 沉浸式相比,喷淋式换热器的传热效果大有改善。
双管板换热器 也称P型换热器，是在管壳式换热器的两头各加一个 管板，可以有效防止泄漏造成的污染。现在国产品牌较少，价格昂 贵，一般在10万元以上，进口可以到几十万。符合新版GMP规定 虽价格昂贵，但决定其市场广阔。 混合式换热器 混合式热交换器是依靠冷、热流体直接接触而进行传热的，这 种传热方式避免了传热间壁及其两侧的污垢热阻，只要流体间的接 触情况良好，就有较大的传热速率。故凡允许流体相互混合的场合 都可以采用混合式热交换器，例如气体的洗涤与冷却、循环水的冷 却、汽-水之间的混合加热、蒸汽的冷凝等等。它的应用遍及化工和 冶金企业、动力工程、空气调节工程以及其它许多生产部门中
• 间壁式换热器的类型 • 夹套式换热器 这种换热器是在容器外壁安装夹套制 成,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. 夹套式换热器广泛用于反应过程的加热和冷却。 • 沉浸式蛇管换热器 这种换热器是将金属管弯绕成各 种与容器相适应的形状,并沉浸在容器内的液体中.蛇管换 热器的优点是结构简单,能承受高压,可用耐腐蚀材料制造; 其缺点是容器内液体湍动程度低,管外给热系数小.为提高 传热系数,容器内可安装搅拌器。
(二)常用的冷却剂 水和空气是最常用的冷却剂，他们可以直接取 自大自然，不必特别加工。以水和空气比较，水的 比热高，传热膜系数也很高，但空气的取得和使用 比水方便，应因地制宜加以选用。水和空气作为冷 却剂变到当地气温的限制，一般冷却温度为10～ 25℃。如果要冷却到较低的温度，则需应用低温 剂，常用的低温剂有冷冻盐水(Cacl2,Nacl及其它 溶液)。
板式换热器是由一系列具有一定波纹形状的金属 片叠装而成的一种新型高效换热器。各种板片之 间形成薄矩形通道，通过半片进行热量交换。板 式换热器是液—液、液—汽进行热交换的理想设 备。它具有换热效率高、热损失小、结构紧凑轻 巧、占 地面积小、安装清洗方便、应用广泛、使 用寿命长等特点。在相同压力损失情况下，其传 热系数比管式换 热器高3-5倍，占地面积为管式 换热器的三分之一，热回收率可高达90%以上。
• 在管式换热器内进行换热的两种流体,一种在管内流动,其 行程称为管程；一种在管外流动,其行程称为壳程。管束 的壁面即为传热面。为提高管外流体给热系数,通常在壳 体内安装一定数量的横向折流档板。折流档板不仅可防止 流体短路,增加流体速度,还迫使流体按规定路径多次错流 通过管束,使湍动程度大为增加。常用的档板有圆缺形和 圆盘形两种,前者应用更为广泛.。流体在管内每通过管束 一次称为一个管程,每通过壳体一次称为一个壳程。为提 高管内流体的速度,可在两端封头内设置适当隔板,将全部 管子平均分隔成若干组。这样,流体可每次只通过部分管 子而往返管束多次,称为多管程。同样,为提高管外流速,可 在壳体内安装纵向档板使流体多次通过壳体空间,称多壳 程。在管式换热器内,由于管内外流体温度不同,壳体和管 束的温度也不同
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燃烧器由燃料喷嘴，调风器，燃烧道 燃料喷嘴是供给燃料的 调风器是引入并调节空气 燃烧道是给火焰根部提供热源
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提高炉子热效率途径： 1.尽量降低空气系数 2.回收烟气带走热量以降低烟囱排烟温度 3.减少炉体散热
• 炉子热效率：由全炉热平衡可知出炉热量 只有热负荷是被有效利用的热量所以定义 被加热物料系吸收的总热负荷与炉炉子热 效率为子总热量之比
• 浮头式换热器 • 换热器的一块管板用法兰与外壳相连接，另一块管板 不与外壳连接，以使管子受热或冷却时可以自由伸缩，但 在这块管板上连接一个顶盖，称之为“浮头”，所以这种 换热器叫做浮头式换热器。其优点是：管束可以拉出，以 便清洗；管束的膨胀不变壳体约束，因而当两种换热器介 质的温差大时，不会因管束与壳体的热膨胀量的不同而产 生温差应力。其缺点为结构复杂，造价高。 填料函式换 热器 • 这类换热器管束一端可以自由膨胀，结构比浮头式简 单，造价也比浮头式低。但壳程内介质有外漏的可能，壳 程中不应处理易挥发、易燃、易爆和有毒的介质
板式换热器：最典型的间壁式换热器,它在工 业上的应用有着悠久的历史,而且至今仍在所 有换热器中占据主导地位。主体结构由换热板 片以及板间的胶条组成。长期在市场占据主导 地位，但是其体积大，换热效率低，更换胶条 价格昂贵（胶条的更换费用大约占整个过程的 1/3-1/2）.主要应用于液体-液体之间的换热， 行业内常称为水水换热，其换热效率在 5000w/m2.K。
换热器（英语翻译：heat exchanger），是将热流体的部分热量传递给冷流 体的设备，又称热交换器。换热器是化工、石油、动力、食品及其它许多工业 部门的通用设备，在生产中占有重要地位。在化工生产中换热器可作为加热器、 冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器等，应用更加广泛。换热器种类很多，但根 据冷、热流体热量交换的原理和方式基本上可分三大类即：间壁式、混合式和 蓄热式。在三类换热器中，间壁式换热器应用最多。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
公式
焓差法：Qh=qmh(ht1-ht2)
显热法：Qh=qmhcph(th1-th2)
潜热法：Qh=qmhrh
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有关内容
2.加热炉
加热炉作用
• 是将炉管中连续通过的原料 加热之所需要的温度为原料 的分解和反应提供必须的数 量
管式炉
• 有三部分组成：辐射室，对流室，烟囱 • 炉墙主要由：耐火层，保温层，保护层 • 炉管的表面积就是加热炉的传热面积 • 提升物料温度的方法：换热，用加热炉加 热
• 列管式换热器的种类 • 固定管板式换热器 • 这类换热器的结构比较简单、紧凑、造价便宜，但管外不能机械 清洗。此种换热器管束连接在管板上，管板分别焊在外壳两端，并在 其上连接有顶盖，顶盖和壳体装有流体进出口接管。通常在管外装置 一系列垂直于管束的挡板。同时管子和管板与外壳的连接都是刚性的， 而管内管外是两种不同温度的流体。因此，当管壁与壳壁温差较大时， 由于两者的热膨胀不同，产生了很大的温差应力，以至管子扭弯或使 管子从管板上松脱，甚至毁坏换热器。 • 为了克服温差应力必须有温差补偿装置，一般在管壁与壳壁温度 相差50℃以上时，为安全起见，换热器应有温差补偿装置。但补偿装 置（膨胀节）只能用在壳壁与管壁温差低于60～70℃和壳程流体压强 不高的情况。一般壳程压强超过0.6Mpa时由于补偿圈过厚，难以伸 缩，失去温差补偿的作用，就应考虑其他结构
• 吹灰器作用：防止积灰尽量保持炉管表面 积始终干净,用以强化对流管的对流传热提 高炉的热效率 • 燃烧三要素：可燃物质，空气，温度 • 气体燃料：催化，裂化，焦化铂重整装置 副产气体
管壳式换热器 管壳式(又称列管式) 换热器是管壳式换热 器主要有壳体、管束、管板和封头等部分组成,壳体多呈 圆形,内部装有平行管束或者螺旋管，,管束两端固定于 管板上。在管壳换热器内进行换热的两种流体,一种在管 内流动,其行程称为管程；一种在管外流动,其行程称为 壳程。管束的壁面即为传热面。管子的型号不一，过程 一般为直径16mm 20mm或者25mm三个型号，管壁厚 度一般为1mm，1.5mm，2mm以及2.5mm。进口换热 器，直径最低可以到8mm，壁厚仅为0.6mm。大大提高 了换热效率，今年来也在国内市场逐渐推广开来。管壳 式换热器，螺旋管束设计，可以最大限度的增加湍流效 果，加大换热效率。内部壳层和管层的不对称设计，最 大可以达到4.6倍。这种不对称设计，决定其在汽-水换 热领域的广泛应用。最大换热效率可以达到 14000w/m2.k，大大提高生产效率，节约成本。