换热器和塔讲解

第一章换热器

换热器是很多工业部门广泛应用的一种常见设备，通过这种设备进行热量的传递，以满足生产工艺的需要。

一、换热器的分类

可按用途、换热方式、结构型式三种不同的方法进行分类。按结构型式分类如下：

换热器分为管式换热器、板式换热器、新型材料换热器和其他型式的换热器。

管式换热器又分为：套管式换热器、管壳式换热器、沉浸式换热器、喷淋式换热器和翅片管式换热器。

板式换热器又分为：夹套式换热器、平板式换热器、伞板式换热器、螺旋板式换热器、板翅式换热器和板壳式换热器。

新型材料换热器分为：石墨换热器、聚四氟乙烯换热器、玻璃换热器和钛材及其他稀有金属材料换热器。

其他形式的换热

二、换热器旗本类型

1、直接接触式

传热效果好，但不能用于发生反

应或有影响的流体之间

冷流体

接接触式换热器

2、蓄热式

温度较高的场合，但

有交叉污染，温度波动大 3、间壁式——又称变面

试换热器

利用间壁（固体壁面）进行热交换。冷热两种流体隔开，互不接 触，热量由热流体通过间壁传递给冷流体。应用最为广泛，形式多种 多样，如管壳式换热器、板式换热器等 三、管壳式换热器

直

热流体

热流体 冷流体

冷流体

固定管板式换热器

优点：结构简单、紧凑、能承受较高的压力，造价低，管程清洗方便，管子损坏时易于堵管或更换。

缺点：不易清洗壳程，壳体和管束中可能产生较大的热应力。

适用场合：适用于壳程介质清洁，不易结垢，管程需清洗以及温差不大或温差虽大但是壳程压力不大的场合。

带膨胀节的固定管板式换热器2、浮头式换热器

优点：管内和管间清洗方便，不会产生热应力。

缺点：结构复杂，设备笨重，造价高，浮头端小盖在操作中无法检查。

适用场合：壳体和管束之间壁温相差较大，或介质易结垢的场合。

3、填料函式换热器

优点：结构简单，加工制造方便，造价低，管内和管间清洗方

便。

缺点：填料处易泄漏。

适用场合：4MPa 以下，且不适用于易挥发、易燃、易爆、有毒及贵重介质，使用温度受填料的物性限制。

4、U形管换热器

优点：结构简单，价格便宜，承受能力强，不会产

生热应力。

缺点：布板少，管板利用率低，管子坏时不易更换。

适用场合：特别适用于管内走清洁而不易结垢的高温、高压、腐蚀性大的物料。

管壳式换热器的结构应该保证冷、热两种流体分走管程和壳程，同时还要承受一定温度和压力的能力。

管板：管板是换热器的重要元件，主要是用来连接换热器，同

时将管程和壳程分隔，避免冷热流体相混合。当介质无腐蚀或有轻微腐蚀时，一般采用碳素钢、低合金钢板或其锻件制造。

管子与管板的连接：管子与管板的连接必须牢固，不泄漏。既要满足其密封性能，又要有足够的抗拉强度。其连接形式主要有强度胀接、强度焊接、胀焊结合等。

管箱：其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。

折流板和支承板：壳程内侧装设折流板或支承板，折流板的作用是组成壳间流道，使流体以适当的流速冲刷管束，提高传热系数，改善传热效果，以达到一定的传热强度。常用的折流板有弓形和圆环形两种，弓形折流板又分为单弓形、双弓形和三弓形。

拉杆和定距管：折流板的安装一般是用拉杆和定距管组合并与管板固在一起。拉杆与管板连接的一端可用焊接或螺纹连接，另一端也用焊接或螺纹固定。一般拉杆的直径不得小于10mm、数量不得小于4根管板与壳体的连接：其连接型式可分为不可拆式和可拆式。

第二章塔设备

塔设备是炼油、化工生产中最重要的工艺设备之一。它可使气（汽）液或液液两相之间进行紧密接触达到相际传质及传热的目的。可在塔设备中完成的单元操作有:精馏、吸收、解吸及萃取等。下面

我们主要介绍塔设备的类型及应用和常见的几种塔设备。

一、塔设备的应用及类型

1、塔设备的应用

塔设备最初用于蒸馏操作，现已广泛应用于化工、炼油、医药、食品及环境保护等过程工业领域中。在化工厂和；炼油厂中，塔设备的性能对整个装置的产品产量、质量、生产能力和消耗定额，三废处理及环境保护等方面有重大的影响。

2、塔设备的一般要求

（1）生产能力大。在满足工艺要求的前提下，要使塔截面上单位时间内物料的处理量大。在较大的气（汽）液流速下，仍不致发生大量的雾沫夹带、拦液或液泛等破坏正常操作的现象。

（2）传质效率高。塔设备结构要使气、液两相尽可能充分接触，具有较大的接触面积和分离空间，以获得较高的传质效率。

（3）操作稳定性好。当塔设备的气（汽）液负荷量有较大波动时，仍能在较高的传质效率下进行稳定的操作，并且塔设备应保证能长期连续操作。

（4）流体流动的阻力小，即流体通过塔设备的压力降小。这将大大节省生产中的动力消耗，降低塔设备的操作费用。对于减压精馏操作，较大的压力降还将使系统无法维持必要的真空度。

3、塔设备的类型和总体结构

（1）塔设备的类型

随着科学技术的进步和石油化工生产的发展，塔设备形成了多种多样的结构，以满足不同的工艺要求。如按操作压力将塔设备分为加

压塔、常压塔、减压塔；按单元操作分为精馏塔、吸收塔、萃取塔、反应塔和干燥塔等。在工程上按塔的内部结构将其分为板式塔和填料塔两大类。还有几种装有机械运动构件的塔，如脉动塔、转盘塔等。

（2）塔设备的总体结构

板式塔的总体结构如图所示，

主要由塔体、塔盘及其他内部构件、支座等组成。塔体即塔设备的外壳，通常由等直径、等壁厚的钢制圆筒和上、下封头组成；支座是塔体与基础的连接部件，塔体支座的的形式一般为裙式支座；板式塔内部构件有塔盘、紧固件、支撑件

及除沫装置等；为满足物料进出、过程监测和安装维修等要求，塔设

备上有各种开孔及接管，还有包括人手孔、吊柱、平台、扶梯等在内的塔附件。

板式塔的内部装有多层相隔一定距离的塔盘，是一种逐级（板）…巳星

接触的气液传质设备。塔内以塔盘作为基本构件，气体自塔底向上以鼓泡喷射的形式穿过塔盘上的液层，而液体则从塔顶进入，顺塔而下。上升的气体和下降的液体主要