设备培训教材

第一章化工基础知识

1、传热基础知识传热是自然界和工程领域中较为普遍的一种传递过程，通常来说有温度差的存在就有热的传递，也就是说温差的存在是实现传热的前提条件或者说是推动力，当没有外功加入时，热量就总是会自动地从高温物体传递到低温物体，可见，传热过程是普遍存在的。

在化工中很多过程都直接或间接的与传热有关。但是进行传热的目的不外乎是以下三种：

1、加热或冷却；

2、换热；

3、保温。

1.1、传热的基本方式根据传热的机理不同，热传递有三种基本方式：热传导，热对流和热辐射。化工生产中碰到的各种传热现象都属于这三种基本方式。

热传导（导热）一个物体的两部分连续存在温差，热就要从高温部分向低温部分传递，直到个部分的温度相等为止，这种传热方式就称为热传导。物质的三态均可以充当热传导介质，但导热的机理因物质种类不同而异，具体为：

固体金属：自由电子运动在晶格之间；液体和非金属固体：个别分子的动量传递；气体：分子的不规则运动。

对流传热热对流是指物体中质点发生相对的位移而引起的热量交换，热对流是流体所特有的一种传热的方式，即存在气体或液体中，在固体中不存在这种传热方式。其中只有流体的质点能发生的相对位移。据引起对流的原因不同可分为：自然对流和强制对流。

热辐射热辐射是一种通过电磁波传递能量的过程。一切物体都能以这种方式传递能量，而不借助任何传递介质。通常在高温下热辐射才是主要方式。

1.2、传热的基本方程当两种流体间需要进行换热而又不允许直接混合时，需在间壁式换热器中进行换

热。如

在间壁式换热器中，热流体通过管壁将热量传给冷流体•热传递的快慢用传热速率Q来表示。

传热速率Q是指单位时间内通过传热面传递的能量•单位是J/S.W。换热器的传热速率

Q与传热面积A和冷热两种流体的平均温差/ tm成正比；

图2-1套管式换热器

1—内管2—外管

I /

图2-2单程列管式换热器

1 —外壳2—管束3、4—接管5—封头

6—管板7—挡板

1 2 H

图2-3双程列管式换热器

1 —壳体2—管束3—挡板 4 —隔板

1.3、强化传热的途径

传热过程的强化占有十分重要的地位，设计和开发高效换热设备，可以达到节能降耗的经济目的。相反，许多场合需要力求削弱传热，隔热保温技术在高温和低温工程中对提高经

济效益关系重大，已经发展成为传热学的一个重要分支

（1）、增加传热温差

⑵、提高传热系数

（3）、提高流体速度

（4）、改变流动状态

（5）、引入机械振动

（6）、增大传热面积

1.4、蒸汽传热在化工生产中具体应用

（1）、蒸汽泠凝的对流传热

蒸汽是工业上最常用的热源，在锅炉内利用煤燃烧时产生的热量将水加热汽化，使之产生蒸汽。蒸汽具有一定的压力，饱和蒸汽的压力和温度具有一定的关系。蒸汽在饱和温度下冷凝成同温度的冷凝水时，放出冷凝潜热，供冷流体加热。

（2）、蒸汽冷凝的方式

①膜状冷凝：

②滴状冷凝：

2、常见管件

2.1、弯头：在管路系统中，弯头是改变管路方向的管件。按角度分，有45°及90° 180三种最常用的，另外根据工程需要还包括60。等其他非正常角度弯头。

I 图1各种弯头

三通：三通是用于管道分支处的一种管件。三通有等径和异径之分，等径三通的接管端部均为相

同的尺寸；异径的三通的主管接管尺寸相同，而支管的接管尺寸小于主管的接管尺

寸。

四通：四通有等径和异径之分，等径四通的接管端部均为相同的尺寸；异径的四通的主

管接管尺寸相同，而支管的接管尺寸小于主管的接管尺寸。四通是用于管道分支处的一种管件。

异径管：又称大小头。化工管件之一，用于两种不同管径的连接。又分为同心大小头和偏心大小头。

2.2、法兰

法兰是用来连接管线、阀门、设备等的连接部件，法兰连接有法兰对、垫片和螺栓组成, 借助螺栓紧固力把两部分连在一起，同时压紧垫片使连接处达到密圭寸，密圭寸效果的好坏取决于法兰密封面的形式、垫片的种类及预紧力的情况。

法兰按结构形式不同可分为平焊法兰、对焊法兰和活套法兰。

如图：

图3法兰结构图

2.3、垫片

按材料不同可分为非金属垫片、金属非金属组合垫片和金属垫片；根据材料的弹性，硬

度及耐热情况不同分别用在不同压力和温度的场合

非金属垫片有橡胶垫、石棉垫、聚四氟乙烯垫和膨胀石墨垫，组合垫片有全包垫片、半

E力将

包垫片、高强石墨垫片和缠绕垫。金属垫片有铝垫、钢垫、铬钼钢垫和不锈钢垫等。

2.4、阻火器

阻火器的作用是防止外部火焰窜入有燃烧爆炸危险的设备、管道、容器中，它安装在加热炉、高温氧化炉和高温反应器，输送可燃气体的管线之间。

阻火器的类型有：金属网阻火器、波纹金属片阻火器、砾石阻火器等。

阻火器的灭火原理是：当火焰通过狭小孔隙时，由于热损失突然增大使燃烧不能继续下去而熄火。阻火器的内径一般取安装阻火器管道直径的4倍。

2.5、过滤器

过滤器的种类很多，过滤介质不同采用的过滤器形式也不同，我们最常见的是过滤液体和气体介质的管道式过滤器。它的特点是体积小、清洗方便，可直接安装在管道上，如图：滤芯的材料一般有：化纤滤布、金属丝网等。

杯型过滤器直流过滤器丫型过滤器

图5过滤器结构图

2.6、阀门

阀门定义：凡是用来控制流体在管路内流动的装置通称为阀门或阀件。

主要作用：切断或沟通管内流体的流动，这是启闭作用；

改变管路阻力，调节管内流体的流速，这是调节作用；

使流体通过阀门后产生很大的压力降，这是节流作用；

另有一些阀件，它能根据一定的因素自动启闭，以控制流体的流向维持一定的压力或其它作用。

各阀构造可画简易图讲解