换热设备材料

基础知识
螺旋式换热器的主要优点：
a、传热效率高：因为流体在螺旋通道内流 动时易形成湍流，而一般能得到较高的流 速。因此，决定了螺旋板式换热器是一种 高效率换热设备。其传热系数K比管式约 高1—3倍。
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b、全逆流与小温差换热：管式换热器两种 流体大多是混流方式，而螺旋板式换热器 内两种流体可进行全逆流换热，这样，当 回收低温热量及相同的传热系数条件下， 采用螺旋板式换热器比管式换热器需传热 面积小，同时，还可回收低温热能，现在 我国使用的最小温度为3℃
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❖ 板翅式换热设备：它也是一种新型的高效 换热器。
板翅式换热器的主要缺点是：流道小， 容易堵塞，清洗不便，制造复杂，焊接质 置要求高等等。但由于它具有体积小，重 量轻，传热效率高等突出的优点。
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❖ 板壳式换热设备：板壳式换热器与管壳换 热器的主要区别是以板柬代替管束， 板束 的基本元件将条状钢板滚压成一定形状然 后焊接而成。
管壳式换热器操作与管理 使用前的检查准备工作
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◆传热方式
传热由三种方式，就是传导、对流和辐 射，在换热设备中经常遇到的是热传导和 对流传热。
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1、传导传热
热从物体的高温部分沿着物体传到低温 部分，就叫传导传热。各种物质传热的本领 并不相同，表示物质的传热本领也叫做物质 的导热性或导热能力。可以用导热系数来表 示，假设某物厚度是1米，两壁面温度相差 1℃，那么在1小时内这个物质1平方米表面 积所能传递的热量千卡值就叫在该物质的导 热系数。
2）方法与步骤：采用假浮头试压，不用抽管束。 先用一试压环把管箱端管板和壳体密封，再用 一假浮头（俗称假帽子），把浮头端管板和壳 体密封，通过往壳程加压，可检查管束管子是 否有破裂，管板与管束连接是否有渗漏。
步骤如下：
①拆卸大头盖及浮头；
②在浮头端安装假浮头（俗称假帽子），它是 用来保证浮头端管板和壳体间的密封；
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夹套式换热设备：它在小型和间歇生产中 是比较常用的一种传热设备，带有夹套的 反应套的反应釜在化工、制药和食品工业 中应用的非常广泛。
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螺旋板式换热设备
螺旋板式换热器，它是用焊在中心分隔档 板上的两块金属薄板，在专用卷板机上卷 制而成，卷成之后两端用盖板焊死，这样 便形成了两条互不相通的螺旋形通道。冷 流体或热流体由螺旋通道外层的连接管进 入，最后由外层连接管流出，两种流体在 换热器中作逆流方式流动。
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1）管壳式换热器设备的特点是在圆筒形外 壳中装有管束， 一种流体在管内流动称为 管程；另一种流体在管外流动称为壳程 。
2）套管式换热设备如图Ⅱ－2－5，它是由 直径不同的直管制成的同心套管， 并由U 型弯头连接而成。在这种换热器中，一和 流体走管内，另一种流体走环隙，两者皆 可得到较高的流速，两种流体又完全是逆 向流动传热效果较好。
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1、按用途分类
❖ 换热器：两种温度不同的流体进行热量 的交换，使一种流体降温而另一种流体 升温，以满足各自的需要。
❖ 冷凝器：在两种温度不同的流体进行热 量交换中，有一种流体是从气态被冷凝 成为液态，温度变化并不大就称为冷凝 器。
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蒸发器：和上述相反，若有一种液体被加 热而蒸发成为气体就称为蒸发器，如图Ⅱ－ 2—1，常以水蒸汽作为热源，重沸器即为蒸 发器的一种。
冷却器：凡是热量不回收利用，而只要一 种流体冷却的换热器称为冷却器，常用的冷 流体是水或空气，所以有水冷却器或空气冷 却器等。它常常接在换热器的后面，作为最 后将物料降温到可以进入贮管的一种手段。
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加热器：凡是利用废热而单纯只要一种 流体加热升温的换热器称为加热器。
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2、按换热方式分类
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f、制造简单，成本低廉，用螺旋板式换热 器代替管壳式换热器， 由于采用板材制造， 可以节省无缝钢管
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❖ 螺旋板式换热器的缺点是：
a、操作压力和温度不能太高，一般压力 不超过20公斤／厘米2，温度不超过300～ 400℃。 b、制造、检修都比较困难。
c、流体的阻力比较大，在同祥物料和流 速下，其阻力约为直管阻力的3—4倍。
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替水作冷却剂能大量节约用水，对水源少 的地方是很有利的，而且节省了循环水场 的投资，基建及操作费用较低，但由于空 气温度随大气温度而变，所以，它的最终 冷却温度不能太低，有时还要在后面串联 使用水冷却器。
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❖ 板式换热设备，
传热面是表面压成各种形状的薄板，冷热 流体分别在相邻两板之间流动，通过板壁 而进行换热，由于它的强度和密封问题， 尚不能用于压力或温度较高的场合。化工 厂内常见的类型有：
冷换设备的操作与管理
第二遍试压：
1）试压目的：主要检查浮头垫片的密封情况。 2）试压步骤： ①拆卸大头盖；
②打开管箱端上部法兰，下部法兰加试压盲板 当做试压水进口，接通试压泵进水管；
③向管程注水，水满后将法兰口盲死（有出入 口阀门者可关闭阀门）；
④开始升压到管程试验压力，并保压半小时， 检查浮头垫片处渗漏情况。
❖ 间壁式换热器设备：在冷热两种流体间有 一定形式的表面把流体分隔开，热量通过 此种间隔表面两者互相交换，两种流体不 相混合，常用的间壁式换热设备有管式换 热设备和板式换热设备。
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蓄热式换热设备：蓄热式换热器是让两种 不 同温度的流体间断交替地通过同一种 固体填料面进行热交换的设备。当热流体 通过时，把积蓄的热量从填料中带走。在 填料被冷却的过程中，进行着热流体与冷 流体之间的热量交换。填料多数为耐火砖 或波纹铝带等金属填充物。这种换热器在 冶金系统中应用较多，在化工生产中也有 使用。
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c、不易污塞，由于流体在螺旋通道中流速 很高，使得流体中悬浮物不易沉淀；而且 因流体在单通道中某处沉积下污垢后，就 相应地减少了单流道的断面。流体在此处 的流速也随之提高，使沉积污垢易被冲掉， 但在管式换热器内情况便不同了。如果一 根管子被污物堵塞，这根管子流速就降低， 更会使污物沉积下来，最后会完全堵死管 子。
冷换设备的操作与管理
浮头式换热器试压过程
新的冷换设备进厂安装后、投用前均要进行试 压，另外换热器在检修施工后也需要检查换热 器的安装质量。下面以结构最复杂的浮头式换 热器为例，说明三遍试压过程：
第一遍试压：
1）试压目的：检查管束管子是否有破裂，管板与 管子连接处是否有渗漏。
冷换设备的操作与管理
2）试压方法：从壳程注水，然后升压到壳程 试验压力，保压半小时，检查大头盖是否泄漏， 同时检查管板内侧泄漏情况。
3）泄漏的处理：处理方法与一般法兰连接泄 露处理相同。
注意：紧固螺栓时一定要均匀，不可紧偏；若紧 固 后，管板内侧仍然泄漏，应重新拆管箱抽 芯子，进行换垫，重新打压。
冷换设备的操作与管理
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套管式换热器结构简单，能承受高压，应 用亦方便（可根据需要增减管段数目）。 在超高压生产过程中应用较多，其缺点是 金属用量较大、占地面积大、接头处易发 生泄漏。所以适用于热负荷不大、高粘度、 中小流量、传热面不大的场合，且两种流 体的温差应小于70℃，否则，因内外管热 膨胀量不同而造成接头破裂。
冷换设备的操作与管理
3）浮头泄漏的处理：浮头处理一般与法兰连接泄 露处理相同。维修时应按法兰连接的方法检查 法兰密封面及浮头垫片是否符合技术要求，法 兰拧紧是否正确。
注意：紧固螺栓时一定要均匀，不可紧偏；若紧 固后，小浮头侧仍然泄漏，应进行换垫，重新 打压。
冷换设备的操作与管理
❖ 第三遍试压：
1）试压目的：整体试压，主要检查头盖的安 装情况和管板内侧泄漏情况。
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混合式换热设备：这种换热设备的特点是 冷热流体在换热设备中直接混合以达到热 量的传递，属于此种换热方式的设备有凉 水塔、混合式冷凝器和泡沫冷却塔。
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3、按结构型式分类 间壁式换热器设备的种类繁多，但从
间壁表面的特征来看可分为两大类。
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◆管式换热设备
传热面是各种管子，冷热两种流体分别在 管内和管外流过，通过管壁面交换热量， 它是化工厂内应用最普遍的设备，从具体 结构上细分，它又可分为：
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由于板面的特殊要求，即增大了传热面 积，又提高了板片间流动的湍动程度， 故传 热系数K大。结构十分紧凑，板面很薄，两 块板面之间的流通空隙只有2－8mm，单位 体积所提供的传热面250—1000m2/m3，而 列管式换热器只能达到40—150m2／m3， 板式换热器的金属耗量可减少一半以上。具 有可拆结构，可根据需要调整板片数目，以 增减传热面积，故操作灵活性大， 检修清洗 也方便。
λ—导热系数 千卡/小时.度
δ—固体壁厚度
米：
t1、t2—壁两边表面温度 ℃，
f—壁传热的表面积 米2
基础知识
2、对流传热 靠着液体或气体的流动来传递热量的方式
叫对流传热。传导传热式，热是沿物体传递 的
物质，不发生流动。所以说对流传热是液体 和
气体在加热时特有的传热方式。不过还应该 指 出，对流传热常不可避免地伴随着传导传热。
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在生产中有时还需要知道通过某一物体 的传热速度，也就是单位时间内传递了多少 热量。通过大量的实践证明，任一物体在单 位时间内传递了多少热量和该物体的导热系 数、表面积以及两壁表面温度差有关。通过 固体壁所传的热量可用下式计算。
基础知识
Q传导=λf/δ（t1—t2）千卡/小时
Q传导—每小时经传导方式所传递的热量 千卡/小时
Ⅳ常减压装置之
换热设备培训材料
项目经理部
2010/08/17
目录
❖ 第一部分 基础知识 ❖ 第二部分 冷换设备的操作与管理 ❖ 第三部分 故障处理
基础知识
◆冷换设备的定义
换热设备就是将一种强度较高的热流体 的热量传给另一种温度较低的冷流体的设备， 这些设备是为了达到加热或冷却的目的。
基础知识
◆基本概念
基础知识
3）蛇管式换热设备，蛇管式换热器的型式 基本上可以分成两类，一类是由肘管连接 的直管组成，一类是由直管盘成螺旋型式 或其它形状。
4）空气冷却器管束可为人字形，也做成平 板形，管束用翅片管组成，下面用轴流式 风机，使大量空气吹过管束，将管内流体 冷凝冷却，改变风机叶片角度就可以调节 所需风量，以控制管内流体的出口温度， 用空气代
基础知识
❖ d、结构可靠和紧凑：由于螺旋板式换热 器两通道为焊接密封，其流体与大气的密 封是用标准法兰和石棉橡胶垫片，所以， 不会产生内漏，使用比较安全可靠，螺旋 板式换热器结构的另一特点是允许膨胀。 螺旋通道受热和泠却以后，可象钟表发条 一样自由伸缩，不会发生很大的内应力。
❖ e、操作稳定，可精密控制温度。
1、温度
物体温度的高低和热的多少并不是一 回事，温度只表示物体的冷热程度，而物 体吸收或放出热的多少叫做热量。通常以 卡作为单位，把一克水的温度升高或降低 1度时，水所吸收的或放出的热量叫做1卡。
基础知识
同样质量的不同物质，当他们升高相同温 度下所吸收的热量并不相同，物质的这种性质 常用比热来表明，所谓比热就是1个单位质量 的某物质，当温度升高一度是所吸收的热量。 常见物质中水的比热最大，换句话说水在升温 或降温时所吸收和放出的热量最多（同时，水 的汽化热也较大）因此生产中广泛的采用水作 为冷却剂。
冷换设备的操作与管理
③拆卸固定管板处的管箱，装上试压环，把紧 螺栓，使管板与壳体间保证密封；
④向壳程内注水并升压到壳程试验压力，并保 压半小时；
⑤保压期间，检查两块管板，管束管子与管板 连接处是否渗漏；检查管束管子内是否有水漏 出（若有水漏出说明此管有破裂）。
冷换设备的操作与管理
3）泄漏的处理：如管子破裂，放压后可用锥度为 3～5°的金属柱塞将此管堵死。但原则上同一 管程内，堵死管子不应超过管子总数10％；如 管束管子与管板处有渗漏，放压后可进补或焊 接。
基础知识
按照对流传热过程的特点又可分为自然 对流和强制对流两种，自然对流时，由于冷 热质的比重不同引起的热交换。而强制对流 时，则是外部作用力下，是冷热质运动而产 生的传热。例如，在一容器内加热油品就是 自然对流，如果加热过程中，还同时搅拌油 品那就是变成了强制对流。
基础知识
◆换热设备的种类
在化工生产过程中，有多种形式的热量交 换要求。所以换热器就出现了多种形式和结 构，现将其常用的分类如下：