腐蚀与防护

6．换热设备

6.1换热设备有哪几种主要形式？

按换热设备热传递原理或传热方式进行分类，可分为以下几种主要形式：

1.直接接触式换热器利用冷、热流体直接接触，彼此混合进行换热。

2.蓄热式换热器借助于由固体构成的蓄热体与热流体和冷流体交替接触，把热量从热流体传递给冷流体。

3.间壁式换热器利用间壁（固体壁面）冷热两种流体隔开，热量由热流体通过间壁传递给冷流体。

4.中间载热体式换热器载热体在高温流体换热器和低温流体换热器之间循环，在高温流体换热器中吸收热量，在低温流体换热器中把热量释放给低温流体。

6.2间壁式换热器有哪几种主要形式？各有什么特点？

1.管式换热器按传热管的结构形式不同大致可分为蛇管式换热器、套管式换热器、缠绕管式换热器和管壳式换热器。

在换热效率、结构紧凑性和单位传热面积的金属消耗量等方面不如其它新型换热器，但它具有结构坚固、可靠、适应性强、易于制造、能承受较高的操作压力和温度等优点。在高温、高压和大型换热器中，管式换热器仍占绝对优势，是目前使用最广泛的一类换热器。

2.板面式换热器按传热板面的结构形式可分为：螺旋板式换热器、板式换热器、板翅式换热器、板壳式换热器和伞板式换热器。

传热性能要比管式换热器优越，由于其结构上的特点，使流体能在较低的速度下就达到湍流状态，从而强化了传热。板面式换热器采用板材制作，在大规模组织生产时，可降低设备成本，但其耐压性能比管式换热器差。

3.其他一些为满足工艺特殊要求而设计的具有特殊结构的换热器，如热管换热器、聚四氟乙烯换热器和石墨换热器等。

6.3管壳式换热器主要有哪几种形式？

1.固定管板式：管束连接在管板上，管板与壳体焊接。其优点是结构简单、紧凑，你呢个承受较高的压力，造价低，管程清洗方便，管子损坏时易于堵管或更换；缺点是当管束与壳体的壁温或材料的线膨胀系数相差较大时，壳体和管束中将产生较大的热应力。这种换热器适用于壳侧介质清洁且不易结垢并能进行清洗，管、壳程两侧温差不大或温差较大但壳侧压力不高的场合。为减少热应力，通常在固定管板式换热器中设置柔性元件（如膨胀节、挠性管板等），来吸收热膨胀差。结构简单，承压高，管程易清洁，可能产生较大热应力；适用壳侧介质清洁；管、壳温差不大或大但壳侧压力不高。

2.浮头式：两端管板中只有一端与壳体固定，另一端可相对壳体自由移动，浮头壳拆卸连接，管束可从壳体内抽出。管束与壳体的热变形互不约束，因而不会热应力。浮头式换热器的优点是管间和管内清洗方便，不会产生热应力；但其结构复杂，造价比固定管板式换热器高，设备笨重，材料消耗量大，且浮头端小盖在操作中无法检查，制造时对密封要求高。适用于壳体和管束之间壁温差较大或壳程介质易结垢的场合。结构复杂，无热应力、管间和管内清洗方便，密封要求高。适用壳侧结垢及大温差。

3.U形管式：这种换热器的结构特点是只有一块管板，管束由多根U形管组成，管的两端固定在同一块管板上，管子可以自由伸缩。当壳体与U形换热管有温差时，不会产生热应力。由于受弯管曲率半径的限制，其换热管排布少，管束最内层管间距较大，管板的利用率较低；壳程流体易形成短路，对传热不利。当管子泄露损坏时，只有管束外围处的U形管材便于更换，内层换热管坏了不能更换，只能堵死，而坏一根U 形管相当于坏两根管，报废率较高。U形管式换热器结构比较简单、价格便宜，承压能力强，适用于管、壳壁温差较大或壳程介质易结垢需要清洗，又不适宜采用浮头式和固定管板式的场合。特别适用于管内走清洁而不易结垢的高温、高压、腐蚀性强的物料。结构比较简单，内层管不能更换；适用管内清洁、高温高压。

4.填料函式换热器：填料函式换热器的结构特点与浮头式换热器想类似，浮头部分露在壳体以外，在浮头与壳体的滑动接触面处采用填料函式密封结构。由于采用填料函式密封结构，使得管束在壳体轴向可以自由伸缩，不会产生壳壁与管壁热变形差而引起的热应力。其结构较浮头换热器简单，加工制造方便，节省

材料，造价比较低廉，且管束可以从壳体内抽出，管内、管间都能进行清洗，维修方便。因填料处易产生泄露，填料函式换热器一般适用于4MPa一下的工作条件，且不适用于易挥发、易燃、易爆、有毒及贵重介质，使用温度也受填料的物性限制。结构简单，管间和管内清洗方便，填料处易泄漏；适用4MPa以下，温度受限制。

6.4换热器流体诱导振动的主要原因有哪些？相应采取哪些防震措施？

换热器流体诱导振动是指换热器管束受壳程流体流动的激发而产生的振动，它可分为为两大类：由平行于管子轴线流动的流体诱导振动（简称纵向流诱振）和有垂直于管子轴线流动的流体诱导振动（简称横向流诱振），在一般情况下，纵向流诱振引起的振幅小，危害性不大，往往可以忽略。所以横向流诱导振动的主要原因有：○1、漩涡脱落，○2、流体弹性扰动，○3、湍流颤振，○4、声振动，○5、射流转换。防振措施有：○1、改变流速，○2、改变管子固有频率，○3、增设消声板，○4、抑制周期性漩涡，○5、设置防冲板或导流筒。

6.5换热管与管板有哪几种连接方式？各有什么特点？

○1、强度胀接强度胀接具有生产率高，劳动强度低，密封性能好等特点。主要适用于设计压力小于4.0MPa，设计温度小于等于300℃，操作中无剧烈震动、无过大温度波动及明显应力腐蚀等场合。

○2、强度焊强度焊焊接结构强度高，抗拉脱力强，在高温高压下也能保证连接处的密封性能和抗拉脱能力，管子焊接处如有渗漏可以补焊或利用专用工具拆卸后予以更换。

○3、胀焊并用胀焊并用不仅能改善连接处的抗疲劳性能，而且还可消除应力腐蚀和间隙腐蚀，提高使用寿命。

6.6换热设备传热强化可采用哪些途径来实现？

要使换热设备中传热过程强化，可通过提高传热系数、增大换热面积和增大平均传热温差来实现。

提高对流传热系数的方法又可分为主动强化和被动强化：

1.有功传热强化指需要采用外加的动力来增强传热的技术。

2.无功传热强化指除了输送传热介质的功率消耗外不再需要附加动力来增强传热的技术。

7．塔设备

7.1塔设备由那几部分组成？各部分的作用是什么？

无论是填料塔还是板式塔，除了各种内件之外，均由塔体、支座、人孔或手孔、除沫器、接管、吊柱及扶梯、操作平台等组成。

塔体——塔设备通常安装在室外，因而塔体除了承受一定的操作压力、温度外，还要考虑风载、地震载荷、偏心载荷。此外还要满足在试压、运输及吊装时的强度、刚度及稳定性要求。

支座——塔体支座是塔体与基础的连接结构。因而塔设备较高、重量较大，为保证其足够的强度及刚度，通常采用裙式支座。

人孔及手孔——为安装、检修、检查等需要，往往在塔体上设置人孔或手孔。不同的塔设备，人孔或手孔的结构及位置及位置等要求不同。

接管——用于连接工艺管线，使塔设备与其他相关设备相连接，按其用途可分为进液管、出液管、回流管、进气出气管、侧线抽出管、取样管、仪表接管、液位计接管等。

除沫器——用于捕集夹带在气流中的液滴。除沫器工作性能的好坏对除沫效率、分离效果都具有较大的影响。

吊柱——安装于塔顶，主要用于安装、检修时吊运塔内件。

7.2填料塔中液体分布器的作用是什么？

液体分布器安装于填料上部，它将液相加料及回流液均匀地分布到填料的表面上，形成液体的初始分布。

7.3试分析塔在正常操作、停工检修和压力试验等三种工况下的载荷？

1.质量载荷塔体、裙座、塔内件、塔附件、操作平台及扶梯质量、偏心载荷（再沸器、冷凝器等附属设备）；

操作时物料质量；