关于换热器结构原理选型及操作课件

Ⅱ、外导流式换热器是在原换热器的壳程筒体 上增加一个放大筒节用以扩散壳程流体，并使 流体从换热器壳程的两端进入壳程，从而避免 了在换热器布管时考虑布管弓形的高，而使增 加了同规格上换热器的布管数目并有效利用了 换热器前后端的换热管从而增大了有效换热面 积。
2）固定管板式换热器
• 这类换热器的结构简单，重量轻，造价较低，在 相同的壳层情况下，可较其他型式的列管换热器 多排一些传热管子。但是壳体与管程之间的流体 的温差不能太大，因温差太大时，会产生较大的 热应力，使管子与管板结合处松脱而产生泄漏。 此外这类换热器因管板是固定的，所以在检修， 更换管子或清洗壳层时，都比较困难。此换热器 适用于壳程介质不易结垢，或是有结垢但可进行 化学清洗的场合；壳壁与管壁因温度差而引起的 膨胀量之差不大，或膨胀差虽大但壳程压力不高 的情况。
3）蒸发器：与冷凝器的操作刚好相反，两种介质中的 一种介质由液体被蒸发成汽体。
4）加热器：只单纯的完成一种介质的加热升温的操作。
5）冷却器：如果热量不回收利用，完成用冷却剂（如 水、空气）来冷却另外一种介质的操作的换热器 称为冷却器。如用空气作为冷却剂的换热器称为 空气冷却器，简称空冷器。
2、按材料分类：分为金属材料和非金属材料换热器。
以降低成本。另外，生产所得的油品或化工产品， 需要将其冷却或冷凝，以便储存和运输。以上这些 与热量有关的过程都需要使用换热设备。
使用换热设备是为了达到加热或冷却的目的，如 果将那些需要加热的流体与需要冷却的流体，经过 换热设备相互换热，既可回收热量，又可降低冷却 水的消耗。
综上所述，换热设备是炼油、化工生产中不可缺 少的重要设备。换热设备在动力、原子能、冶金及 食品等其他工业部门也有着广泛的应用。
➢ 板式换热器的传热效率虽然较高，但由于其强度 低，密封性能差，故其应用受到了限制。因此， 在石油、化工工业中应用较多的是管壳式换热器， 它已被当成传统的换热设备来加以使用。
四、管壳式换热器的总体结构
1、管壳式换热器的总体结构以及特点
1）浮头式换热器
• 浮头式换热器的一端管板是固定的。与壳体刚性 连接，另一端管板是活动的，与壳体之间并不相 连。活动管板一侧总称为浮头，浮头式换热器的 管束可从壳体中抽出，故管外壁清洗方便，管束 可在壳体中自由伸缩，所以无温差应力；但结构 复杂、造价高，且浮头处若密封不严会造成两种 流体混合。浮头式换热器适用于冷热流体温差较 大（一般冷流进口与热流进口温差可达110℃）， 介质易结垢需要清洗的场合。在炼油厂中使用的 各类管壳式换热器中浮头式最多。
•总体结构图
浮头式换热器和冷凝器，可采用内导流或外导流结构， 管内均可承受高压。
内导流换热器结构图
外导流换热器结构图
内导流筒与外导流筒换热器的区别
Ⅰ、内导流筒换热器是在换热器的壳程筒体内 设置了内导流筒使换热器的前或后端未加导流 筒前难以利用换热的换热管得以充分利用，从 而增大换热器的有效换热面积。
二、比较换热设备的指标 1. 效率要高。效率高就要求其传热系数大，传热系数是指在
单位时间内、单位面积上温度每变化一度所传递的热量。 2. 结构紧凑。要使换热设备的结构紧凑就要求其比表面积大，
比表面积是指单位体积的换热设备所具有的传热面积，即 传热面积与换热设备体积之比。 3. 节省材料。要做到此点要求其比重量要小，所谓比重量是 指单位传热面积所耗用的金属量，即换热设备总金属用量 与传热面积之比。 4. 压力降要小。流体在设备中流动阻力小、压力损失就小， 节省动力、操作成本降低。 5. 要求结构可靠、制造成本低，便于安装、检修、使用周期 长。 ➢ 由于要全面满足上述要求是非常困难的，因而产生了各种 各样的换热器，以适应各种特定的工艺条件。
关于换热器结构原 理选型及操作
换热器
一、概述
在炼油、化工生产中，绝大多数的工艺过程都有 加热、冷却和冷凝的过程，这些过程总称为换热过 程。传热过程的进行需要一定的设备来完成，这些 使传热过程得以实现的设备就称之为换热设备。据 统计，在炼油厂中换热设备的投资占全部工艺设备 总投资的35％～40％,因为绝大部分的化学反应或传 质传热过程都与热量的变化密切相关，如反应过程 中，有的要放热，有的要吸热，要维持反应的连续 进行，就必须排除多余的热量或补充所需的热量； 工艺过程中某些废热或余热也需要加以回收利用，
三、换热器的分类
换热设备的分类方法很多，现将几种常见的分 类方法介绍如下：
1、按用途分类：分为热交换器、冷凝器、蒸发器、 加热器及冷却器等五类。
1）热交换器：两种不同温度的介质进行热量交换， 使一种介质降温而另一种介质升温，以满足各自 的需要。
2）冷凝器：两种不同温度的介质进行热量交换，其 中一种介质由汽态被冷凝成液态。
3、按结构分类：分为管壳式换热器和板式换热器。
1）管壳式换热器：特点是圆形的外壳中装有管束。 一种介质流经换热管内的通道及其相贯通部分 （称为壳程）。它可分为:浮头式换热器、U型管 式换热器、套管式换热器、固定管板式换热器等。
2）板式换热器：它是由压成各种形状的薄板组成传 热面的，冷、热两种介质分别在相邻两板之间流 动。常见的板式换热器有平板式换热器、伞板式 换热器、螺旋板式换热器及板壳式换热器。
• 总体结构图
4）釜式换热器
• 这种换热器的壳体直径一般为管束直径的1.5～2.0 倍，管束偏置于壳体的下方，液面淹没管束，使 管束上部形成一定的汽液分离空间。此换热器多 用来做蒸发器、分馏塔的重沸器或简单的废热锅 炉。根据需要，管束可以是固定管板型、浮头型 或U型管型。
• 总体结构图
浮头式，只有一 块管板，换热管作为U字形、两端都固定在同一块 管板上；管板和壳体之间通过螺栓固定在一起。 这种换热器结构简单、造价低，管束可在壳体内 自由伸缩，无温差应力，也可将管束抽出清洗且 还省了一块管板；但U形管管内清洗困难且管子更 换也不方便，由于U形弯管半径不能太小，故与其 他管壳式换热器相比布管较少，结构不够紧凑。 它适用于冷热流体温差较大、管内走清洁不易结 垢的高温、高压、腐蚀性较大的流体的场合。