化工设备换热器
化工换热器的腐蚀问题及防腐措施
化工换热器的腐蚀问题及防腐措施摘要:在化工设备的装置中,最常见的腐蚀就是换热器的腐蚀,所以,此文重点讨论化工设备中经常见到的换热器的腐蚀以及防腐的问题,主要探讨换热器发生问题的主要原因,同时还在这个基础上概括出了预防换热器腐蚀的方法,对所出现的问题不同,对其所采取的防御方法也就随之不同。
关键词:化工换热器腐蚀问题防腐措施所谓热交换器,就是能够把冷、热流体的一些能量彼此之间传输给流体的设备,也叫换热器。
换热器一般都在石油化工、煤化工、盐化工以及一些热电厂中使用,且使用量比较大。
因为热交换器所要接触的物质的成分都很复杂,所以在生产时,它具有一些独特的性质,比如耐高温(近1000 ℃)、耐高压(2500 MPa)、高流速、腐蚀性强等等,所以出现冲刷泄露与腐蚀泄露是比较常见的一种现象。
然而各种形式的泄漏和腐蚀,彼此之间都有或多或少的关系。
泄露不仅对生产的稳定进行不利,还是导致这些设备出现问题的主。
泄露中最为普遍的问题就是换热管的表面发生腐蚀,这种现象甚至可以达到腐蚀泄露90%以上,导致这种现象的原因就是介质的冲刷与介质所含化学物质彼此侵蚀作用。
1 致使化工换热器失效的原因1.1 沉积物可以导致电化学腐蚀若换热管中的介质流动不均匀或者是不流动时,就会在换热管上形成一定量的沉积物。
而这些沉积物经常不是以马蹄形的凹槽或者是深谷形状存在的,所以它就会沿着流体的流动方向流向金属的表面。
而腐蚀又具有这样一些特性,即连续不牢固性、不均匀性等,之所以会形成电化学腐蚀,就是因为缝内外氧的含量存在一定的差异。
其包括:若是阳极氧化反应,就会导致金属溶解;若是阴极还原反应,就将物质还原成了中性溶液或者是碱性溶液;与此同时,腐蚀产物也会大量存在,致使缝内外化学成分极度的不均衡,进而会导致更严重的腐蚀。
1.2 换热管水侧的腐蚀因为换热管的交换介质往往是水,所以水对换热管造成的腐蚀问题绝对不可以不屑。
造成水腐蚀的原因就是水中所含的成分,即pH值过低、水汽渗透、含有一定的溶解氧以及含有的有毒有害阴离子(Cl-,S2-等),进而导致换热管发生化学腐蚀或是电化学腐蚀。
化工设备机械基础(第四版)第7章 管壳式换热器的机械设计
• 2.5：壳程设计压力（MPa）；
• 1.6：管程的设计压力（MPa）； • 200：公称换热面积（m2）；
• 9：换热管长度（m）；
• 25：换热管外径（mm）； • 4：四管程结构；
• I：I级固定管板换热器
2. 换热器的分类
2.1 固定管板式换热器
两管板由换热管相互支撑， 管板最薄； 结构简单，造价较低； 管外清洗困难； 管壳间存在温差应力，当 介质温差较大时，必须设 置膨胀节； 适合于壳程介质清洁、不 易结垢，管程需清洗以及 温差不大或温差虽大但管 程压力不高的场合。
关于弓形折流板
弓形折流板切除的弓形高度约为外壳直径的10~40%，一般取 20~30%，过高或过低都不利于传热（参考《化工原理》传热 相关章节）； 折流板的放置方式：
• 卧式换热器的壳程介质为单相清洁流体时，折流板缺口应水平上下 放置，若气体中含少量液体时，则应在缺口朝上的折流板的最低处 开通液口；
4.4 折流杆
• 近年来开发了一种折流杆代替常用的折流板，这种新型结构，
是在折流圈上焊有若干个圆形截面的杆，形成一个栅圈；
• 若把四个折流圈叠起来看，各圈上的折流杆就组成了一个个 方形小格，换热管就在各个小方格之中，其上下左右均有折
流杆固定，可较好地防止换热管的振动。
第三节、温差应力
1. 温差应力产生的原因
1. 换热器结构
1.1 管箱
• 管箱的作用：把管道中来的流体均匀地分布到各个换热管中去，
并把换热管内的流体汇集到一起并送出换热器，在多管程换热
器中，管箱还起着改变管程流体流向的作用； • A：平盖管箱； • B：封头管箱； • C：用于可拆管束与管板制成一体的管箱； • D：特殊高压管箱。
化工设备设计全书换热器设计
化工设备设计全书换热器设计换热器是一种用于传递热量的设备，常用于化工工艺中。
换热器设计的目标是在满足工艺要求的前提下，最大限度地提高热量传递效率，并确保设备的稳定运行和安全性。
换热器设计过程包括以下几个主要步骤：1. 确定热量传递需求：首先，需要明确工艺中所需的热量传递量，即冷热流体之间的温度差和传热面积。
2. 选择合适的换热器类型：根据工艺要求和特定的应用场景，选择适合的换热器类型。
常见的换热器类型包括壳管式换热器、板式换热器、螺旋板换热器等。
3. 确定传热介质和流体参数：确定冷热流体的物性参数，如温度、压力、流量等，并选择合适的传热介质，如水、蒸汽、油等。
4. 计算传热面积：根据热量传递需求和换热器类型，计算所需的传热面积。
传热面积的大小直接影响换热器的尺寸和成本。
5. 设计换热器结构：根据换热器类型和传热面积，设计换热器的结构参数，如管束布置、管道直径、板间距等。
6. 选择合适的材料：根据工艺要求和流体特性，选择合适的材料来制造换热器，确保其耐腐蚀性和耐高温性。
7. 进行强度计算：对换热器结构进行强度计算，确保其能承受工作条件下的压力和温度。
8. 进行传热和流动阻力计算：通过传热和流动阻力计算，评估换热器的传热效率和流体流动特性是否满足工艺要求。
9. 进行换热器的工艺模拟和优化：使用计算机辅助设计软件，进行换热器的工艺模拟和优化，以提高热量传递效率和设备性能。
10. 编制设计报告和施工图纸：最后，根据设计结果编制详细的设计报告和施工图纸，作为生产制造和安装的依据。
换热器设计需要综合考虑工艺要求、设备特性和经济效益等因素，并遵循相关的设计规范和标准，以确保设计的准确性和安全性。
不同换热器的操作及传热系数的测定思考题
1. 引言换热器作为化工设备中常见的一种，其操作和传热系数的测定对于实际生产具有重要意义。
换热器的种类繁多，不同的操作方式和结构特点对于传热性能有着直接影响。
本文将针对不同换热器的操作以及传热系数的测定进行深入探讨，旨在帮助读者更全面地理解换热器的工作原理及其实际应用价值。
2. 不同换热器的操作2.1 管壳式换热器管壳式换热器是常见的一种换热设备，其操作方式较为灵活多样。
在实际应用中，可以根据不同的介质流动情况和传热需求，采用单相流、多相流或者混合流的操作方式。
管壳式换热器还可以通过改变进出口介质的温度和流速来实现不同的传热效果，从而满足工艺生产的需要。
2.2 板式换热器板式换热器的操作相对简单，通常采用平行流或逆流的方式进行传热。
其特点是传热效率高、占地面积小，适用于要求高效率换热的场合。
在实际操作中，可以通过控制板片的数量和间距来调节传热效果，以满足不同工艺条件下的换热需求。
2.3 螺旋板式换热器螺旋板式换热器是一种结构复杂、传热效果良好的换热设备。
其操作方式多样，可以根据具体的介质性质和工艺要求来选择不同的传热方案。
螺旋板式换热器还可以通过调节螺旋板的角度和间距来改变流体的流动路径，从而实现更高效的传热效果。
3. 传热系数的测定3.1 热工学方法传热系数是反映换热器传热性能的重要参数，其测定方法多种多样。
其中，热工学方法是比较常用的一种，通过测量流体的温度、压力和流速等参数，结合换热器的结构特点和换热介质的性质，可以较为准确地计算出传热系数的数值。
3.2 实验方法除了热工学方法外，实验方法也是传热系数测定常用的手段之一。
在实际操作中，可以利用换热器试验台或者实验室设备，通过控制流体的温度、压力和流速等参数，结合换热器的结构特点和试验介质的性质，进行传热系数的实际测定。
4. 个人观点和理解通过对不同换热器的操作和传热系数测定方法的探讨，我对换热器的工作原理和实际应用有了更深入的理解。
在实际生产中，根据工艺条件和介质特性选择合适的换热器操作方式和传热系数测定方法，可以更好地发挥换热器的效果，提高生产效率和产品质量。
化工设备课件列管式换热器PPT课件
材料选择
高温材料
对于高温工况，选择耐高温、抗氧化、抗腐 蚀的材料，如不锈钢、镍基合金等。
腐蚀性介质
对于腐蚀性介质，选择耐腐蚀、防腐蚀的材 料，如钛合金、聚四氟乙烯等。
低温材料
对于低温工况，选择耐低温、抗脆化的材料， 如铝合金、铜合金等。
压力容器材料
根据压力需求，选择具有足够强度和稳定性 的材料，如碳钢、低合金钢等。
建立设备维修与保养记录，便于追踪设备运行状况和及时发现潜在问题。
05
列管式换热器的故障诊断与处理
常见故障及原因
列管堵塞
由于列管内壁结垢、腐蚀或异物堵塞 等原因，导致传热效率下降。
列管破裂
由于列管材质缺陷、焊接质量差或使 用过程中受到过大的压力或温度波动， 导致列管破裂。
热效率低
由于传热面积不足、传热介质流量不 足或传热温差过小等原因，导致换热 器热效率低下。
特点
结构紧凑、传热效率高、适应性 强、操作定、可处理高热量和 腐蚀性介质等。
工作原理
01
热流体通过列管内部，被加热或 冷却的流体在列管外部流动，通 过列管壁进行热量交换。
02
热量通过列管壁从热流体传递到 被加热或冷却的流体，实现热量 交换。
类型与结构
固定管板式
管板与壳体焊接在一起，结构 简单，适用于壳程压力不高、
03
列管式换热器设计
设计参数
传热面积
根据工艺要求，计算所需的传热面积，确保 热量交换的效率和效果。
传热效率
选择合适的传热方式，如导热、对流、辐射 等，以提高传热效率。
压力等级
根据工艺压力需求，选择合适的压力等级和 耐压材料，确保设备安全。
温度范围
根据工艺温度需求，选择耐温材料和结构， 确保设备在规定的温度范围内工作。
石化设备换热器密封泄漏问题及处理措施
石化设备换热器密封泄漏问题及处理措施摘要：本文主要研究了石油化工设备换热器的密封泄漏问题及其处理措施。
首先，介绍了换热器的基本概念和在石化工业中的应用。
然后，深入探讨了换热器密封泄漏的主要原因，包括表面磨损腐蚀、电化学腐蚀、密封材料失效以及换热管侧的腐蚀。
通过对这些问题的深入研究，我们重点分析并提出了一系列有效的处理措施，以期能够为石化工业中的换热器维修和管理提供一些有价值的参考。
关键词：石化设备；换热器；密封泄漏；处理措施引言石油化工工业是当今世界经济发展的重要支柱，其生产设备的运行状况直接影响到生产效率和经济效益[1]。
其中，换热器作为石化设备的核心组件，其性能好坏直接影响到生产过程的稳定性和效率。
然而，在实际操作过程中，换热器往往会出现密封泄漏问题，这不仅影响了设备的运行效率，还可能引发安全问题，因此，石化设备换热器密封泄漏问题的研究具有重要的现实意义。
在当前的石化工业中，换热器密封泄漏问题仍然存在，主要原因包括表面磨损腐蚀、电化学腐蚀、密封材料失效以及换热管侧的腐蚀等，对于这些问题，业界虽然已经做出了许多努力，但是仍然存在一些无法有效解决的问题[2]。
尽管已经有一些处理措施被提出，但这些措施在实际应用中的效果并不理想，或者存在一些新的问题和挑战。
因此，本文的目的在于深入探究石化设备换热器密封泄漏的原因，并提出有效的解决方案。
我们的研究将从表面磨损腐蚀、电化学腐蚀、密封材料失效以及换热管侧的腐蚀等方面探讨泄漏的根本原因，并基于这些原因，提出防腐涂料的应用、密封改良方案、牺牲阳极保护法以及换热器的运行管理等措施。
我们相信，通过对这些问题的深入研究，可以为石化工业中换热器的维修和管理提供有效的指导，并对石油化工设备的性能提升和安全生产具有重要的参考价值。
同时，也期望能为相关领域的研究者提供一些启发和思考，进一步推动石化设备的科学管理和技术进步。
1 石油化工设备换热器及其应用换热器是石化工业中最常见也是最重要的设备之一，其主要功能是传递热量，为工业生产过程提供必要的热能。
PID图上塔、反应器、换热器等化工设备结构画法及代号
PID图上塔、反应器、换热器等化工设备结构画法及代号各种各样的化工设备是化工厂中最常见和必不可少的，而每一种化工设备在图纸上都有它特有的形状，那么，这些设备你都能够看一眼就说出它的名称吗？各种各样的化工设备是化工厂中最常见和必不可少的，而每一种化工设备在图纸上都有它特有的形状，那么，这些设备你都能够看一眼就说出它的名称吗？化工设备种类繁多，分类方法具有多种方式方法，例如按结构材质分，可分为碳钢设备、不锈钢设备、非金属设备。
按承受压力可分为高压设备、中压设备和真空设备、常压设备等。
现按使用功能粗分如下：（1）化工容器类：有槽、罐、釜等；（2）分离塔器类：有填料塔、浮阀塔、泡罩塔、转盘塔等（3）反应器：有管式反应器、流态化反应器、搅拌釜反应器等（4）换热器：有列管式、板式换热器、蛇管换热器等（5）加热炉：有电加热炉、管式裂解炉、废热锅炉等；（6）结晶设备：溶液结晶器、熔融结晶器等（7）其他各种专用化工设备等。
塔设备（代号T）填料塔喷淋塔降液管受液盘浮阀塔塔板泡罩塔塔板升气管筛板塔塔板分配器（分布器）喷淋器丝网除沫层填料除沫层反应器（代号R）固定床反应器列管式反应器流化床反应器反应釜（闭式带搅拌夹套）反应釜（开式带搅拌夹套）反应釜（开式带搅拌夹套内盘管）工业炉（代号F）箱式炉圆筒炉烟囱火炬换热器简图固定管板式列管换热器浮头式列管换热器釜式换热器螺旋板式换热器蛇管式（盘管式）换热器喷淋式冷却器刮板式薄膜蒸发器列管式（薄膜）蒸发器抽风式空冷机送风式空冷机带风扇的翅片管式换热器。
换热器
第四章换热设备换热设备是炼油、化工生产过程中广泛应用的主要设备之一。
约占炼油厂工艺设备台数的25－70％，占工艺设备总投资的12－20％。
第一节换热设备的分类一．换热设备的种类炼油厂用换热设备的型式很多，将其常用的分类如下：1．按用途分类（1）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，以满足各处的需要，经过换热就充分回收了热量，节省了成本。
（2）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就冷凝成为液态，温度变化并不大，就称为冷凝器。
（3）蒸发器和上述相反，若有一种流体被加热而蒸发成为气体，就称为蒸发器。
（4）冷却器凡是热量不回收利用，单纯只要一种流体冷却的换热器，称为冷却器。
（5）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。
2．按换热方式分类（1）间壁式换热设备。
在冷、热两种流体间有一定形状的表面把流体分隔开，热量通过此种间隔表面而互相交换，两种流体不相混合。
这是炼油厂中普遍采用的方式。
（2）蓄热式换热设备。
冷、热两种流体依次先后通过蓄热器，分别和蓄热器内的固体填充物进行交换，例如高温气体先通过蓄热器，将热量传递给器内填料，使填料升温而积蓄热量；关闭高温气体通路，再切换通入冷气体，高温填料就又把热量放出给了冷气体，使冷气体升温；依次不断反复，称为蓄热式换热。
这种设备炼油厂内很少应用。
（3）混合式换热设备。
使冷、热两种流体直接混合，而交换热量，如炼油厂内常用的凉水塔，就是用空气直接吹过被分散的热水表面，使热水降温而循环使用，这种方式所用设备较简单，换热效率也高，但大多数情况下，不允许两种流体混合，所以应用也有限。
3．按结构型式分类间壁式换热设备的种类繁多，但从间壁表面的特征来看，可分为两大类：（1）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通过，经管壁面交换热量，这是炼油厂内应用最普通的换热设备。
从具体结构上细分，它又可分为：A．管壳式换热设备。
换热设备(换热器、热交换器)
换热设备（换热器、热交换 器）
作用：用来实现热量的传递， 使热量由高温流体传递给低 温流体。
换热设备（换热器、热交换器）
地位：在炼油厂，用于换热设 备 的 费 用 约 占 总 费 用 的 35 ％ ~40 ％，在化工厂约占总费用 的10％~20％。
应用
蓄热式换热器（或回热式换热器）
这种蓄热式换热器主要用于废气 温度很高而需要预热空气的场合， 石油化工厂也有用其作为裂解炉的。 由此难免存在着一小部分流体相互 掺和的现象，必须注意可能造成流 体的“污染”问题，由此而可能带 来的安全问题必须有相应的技术措 施。图 8—2为蓄热式换热器示意图。
蓄热式换热器图
应用
? 在完成热量传递的同 时．换热设备还可以在生产 工艺流程中起到不同的作用。
? 例如控制介质的温度 (加 热器、冷却器、余热锅炉等 )；
应用
? 控制介质的压力 (冷凝器、 再沸器、蒸发器等)；
? 控制介质汽化的流量 (蒸 发器、再沸器等 )；控制介质 冷凝的流量 (冷凝器、冷凝冷 却器等)。
? 优点：管外流体的传热系数大，且便于 检修和清洗。
? 缺点：体积庞大，冷却水用量较大，有 时喷淋效果不够理想。
发展趋势
?（2）种类繁多：随着石油 化学工业的迅速发展，换 热设各种类繁多，而且新 型结构也不断出现。
发展趋势
?（3）随着石油、化工装置 的大型化，换热设备正朝 着强化传热、高效紧凑、 降低热阻以及防止流体诱 导振动等方向发展。
换热器主要介绍内容
? 主要介绍目前广泛应 用且量多面广的钢制管壳 式换热器，而对其它型式 的换热器只作一定篇幅的 介绍。
2.换热设备的分类及特点
《化工设备使用与维护》第三章 换热设备的使用与维护
第三章换热设备的使用与维护第一节换热设备工作过程及类型第二节换热设备的结构第三节换热设备的使用与维护第一节换热设备工作过程及类型一、换热设备工作过程(一)热量的传递方式①传导传热②对流传热③辐射传热（二）换热设备的换热过程传热过程可分为三步，①热流体将热量传给固体壁面（对流传热）②热量从壁的热侧传到冷侧（热传导）③热量从壁的冷侧面传给冷流体（对流传热）壁的面积称为传热面，是间壁式换热器的基本尺寸。
提高传热速率的方法：①增大传热面积（翅片管、波纹管等）②提高传热系数（增加流速、选择相变温度、选择导热性能好的材料作为换热元件等）③增大冷热流体的温度差（冷热流体逆流等）二、换热设备的类型（一）按用途分类①冷却器：用水或其它冷却介质冷却液体或气体。
②冷凝器：冷凝蒸气或混合蒸气。
③加热器：用蒸汽或其他高温载热体来加热工艺介质，以提高其温度。
④换热器：在两个不同工艺介质之间进行显热交换，即在冷流体被加热的同时，热流体被冷却。
⑤再沸器：用蒸汽或其他高温介质将蒸馏塔底的物料加热至沸腾，以提供蒸馏时所需的热量。
⑥蒸气发生器：用燃料油或气的燃烧加热生产蒸气。
⑦过热器：将水蒸气或其他蒸气加热到饱和温度以上。
⑧废热锅炉：凡是利用生产过程中的废热来产生蒸气的统称为废热锅炉。
（二）按换热方式分类1、间壁式换热器间壁式换热的特点是冷、热流体被一固体隔开，分别在壁的两侧流动，不相混合，通过固体壁进行热量传递。
2、直接接触式传热直接接触式传热的特点是冷、热两流体在传热器中以直接混合的方式进行热量交换，也称混合式换热。
3、蓄热式换热器蓄热式换热器是由热容量较大的蓄热室构成。
室中充填耐火砖作为填料，当冷、热流体交替的通过同一室时，就可以通过蓄热室的填料将热流体的热量传递给冷流体，达到两流体换热的目的。
（三）按形状分类板面式：管壳式：固定管板式浮头式U形管式填料涵式釜式双套管式套管式蛇管式管式：板式螺旋板式板翅式伞板式板壳式（三）换热设备性能对比及选择1、换热器的基本要求①热量能有效地从一种流体传递到另一种流体，即传热效率高，单位传热面上能传递的热量多。
换热器有几种类型
工厂的生产离不开热量的变换，换热器是实现化工生产中热量交换和传递不可缺少的设备。
它有4种类型，具体是：1、直接接触式
这类的主要工作原理是两种介质经接触而相互传递热量，实现传热，接触面积直接影响到传热量，这类换热器的介质通常一种是气体，另一种为液体，主要是以凉水塔设备为主体的传热设备，但通常又涉及传质，故很难区分与塔器的关系，通常归口为塔式设备，化工厂和发电厂用凉水塔为最典型的直接接触式换热器。
2、蓄能式换热器
简称蓄能器，这种的原理是热介质先通过加热固体物质达到一定温度后，冷介质再通过固体物质被加热，冷热交替使之到达传热量的目的。
主要用于回收和利用高温废气的热量。
3、间壁式换热器
这类原理是冷、热两种介质被固体间壁隔开，并通过间壁进行热量交换的，这类换热器的用量非常大，占总量的99%。
根据结构不同可分为管式、板式等。
4、管式换热器
又称列管式换热器。
是以封闭在壳体中管束的壁面作为传热面的间壁式换热器。
这种换热器结构较简单，操作可靠，可用各种结构材料（主要是金属材料）制造，能在高温、高压下使用，是目前应用最广的类型。
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化工设备换热器常见问题及处理措施研究
化工设备换热器常见问题及处理措施研究摘要：在化工领域，设备换热器扮演着至关重要的角色，它们负责热量传递和温度控制，直接关系到生产效率、产品质量和能源利用效率。
本文旨在深入研究化工设备换热器常见问题及其处理措施，探讨如何更好地应对这些挑战，探讨涉及到热传递表面污染、管束堵塞、管壳泄漏、腐蚀、温度不均匀等问题，分析其根本原因和可能的影响。
同时还将分享有效的处理措施和预防方法，旨在提高设备的可靠性、安全性和性能。
关键词：化工设备；换热器；常见问题；处理措施热交换器是化工工业中不可或缺的设备之一，它们在热能传递和流体处理方面扮演着重要的角色。
然而，在实际运行中，常常会面临各种问题，这些问题可能会对工业生产的稳定性和效率造成不利影响。
热交换器的顺利运行对于化工工业的节能和生产效率至关重要。
因此期待通过本研究的分享，为解决常见问题提供有益的见解，并促进更广泛的知识共享。
一、化工设备换热器常见的问题（一）热传递表面污染热传递表面污染是化工设备换热器常见的问题之一。
这种污染可以包括沉积物、腐蚀产物、颗粒物等，附着在换热器管道内壁或外壁上，这些污染物降低了热传递效率，导致需要更多的能量来维持所需的温度，此外污染还可能导致流体不均匀分布，影响设备的稳定性[1]。
（二）管束堵塞随着时间的推移，管束内部可能会积聚各种物质，如沉淀物、油脂、颗粒等，导致管束堵塞，堵塞会降低流体流动性，限制热能传递，从而降低了换热器的效率，管束堵塞还可能引发压力升高，从而增加了设备的维护和安全风险。
（三）管壳泄漏由于设备老化、腐蚀或材料疲劳就会引起常见的管壳泄漏，管壳泄漏会导致介质混合，甚至可能对环境和操作人员造成危险，同时泄漏还会导致能源浪费，因为热能被浪费在不必要的区域。
（四）腐蚀和腐蚀产物在化工环境中腐蚀是一个严重的问题，腐蚀可能导致管道和换热器部件的损坏，甚至可能导致泄漏，而且腐蚀产物可能会附着在换热器表面，影响热传递效率。
二、化工设备换热器常见问题的预防处理措施（一）优化处理换热器腐蚀问题首先，了解腐蚀问题的根本原因至关重要。
常见化工设备基本原理及检修
常见化工设备基本原理及检修化工设备是指用于生产化工产品的各种设备和装置。
常见的化工设备包括反应器、蒸馏塔、分离器、混合器、搅拌器、换热器等。
这些设备的基本原理和检修方法对于保障设备正常运行和延长设备使用寿命非常重要。
首先，我们来介绍一下常见化工设备的基本原理。
1.反应器：反应器是进行化学反应的设备。
其基本原理是在适当的温度和压力下，通过添加适量的催化剂，使原料物质发生化学反应，生成所需的化工产品。
2.蒸馏塔：蒸馏塔用于将混合物进行分馏，根据各组分的沸点差异来进行分离。
在蒸馏过程中，混合物被加热至沸点，产生汽相，并通过蒸馏塔的不同级数，使不同沸点的组分逐级分离。
3.分离器：分离器是用于将两个或多个不相容的物质进行分离的设备。
它利用物质的密度差异、相对溶解度以及滤饼等特性，通过分离器内部的设备结构和操作方式，将混合物分离成不同的组分。
4.混合器：混合器是将两种或多种物质充分混合的设备。
其基本原理是通过搅拌、喷射、气流等方式，使各组分之间发生相互作用，达到均匀混合的效果。
5.搅拌器：搅拌器用于对液体或浆料进行搅拌，以实现混合、溶解、均质等目的。
它通过旋转搅拌叶片，使液体产生剪切、切搓等运动，从而实现混合的效果。
6.换热器：换热器用于在化工过程中传递热量。
其基本原理是利用不同温度的两个流体之间的热传导，通过换热介质介质的管壁或传导盘来传递热量。
接下来，我们来看一下常见化工设备的检修方法。
1.反应器检修：反应器的检修主要包括清洗、更换密封件、修复容器表面等。
在进行反应器检修时，需要先将反应器内的物质清除干净，然后进行密封件的更换和容器表面的修复。
2.蒸馏塔检修：蒸馏塔的检修主要包括清洗、更换填料、修复内外壁等。
在进行蒸馏塔检修时，需要将塔内的残余物清除干净，然后进行填料的更换和内外壁的修复。
3.分离器检修：分离器的检修主要包括清洗、更换筛板、修复壁板等。
在进行分离器检修时，需要将内部的分离介质清除干净，然后进行筛板的更换和壁板的修复。
化工厂常用设备介绍
（4）球阀
球阀它具有旋转90度 的动作，旋塞体为球体， 有圆形通孔或通道通过 其轴线。球阀在管路中 主要用来做切断、分配 和改变介质的流动方向， 它只需要用旋转90度的 操作和很小的转动力矩 就能关闭严密。球阀最 适宜做开关、切断阀使 用，但近来的发展已将 球阀设计成使它具有节 流和控制流量之用，如 V型球阀。
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阀门
• 简介：阀门是流体输送系统中的控制部件， 具有截止、调节、导流、防止逆流、稳压、 分流或溢流泄压等功能。用于流体控制系 统的阀门，从最简单的截止阀到极为复杂 的自控系统中所用的各种阀门，其品种和 规格相当繁多。
• 阀门可用于控制空气、水、蒸汽、各种腐 蚀性介质、泥浆油品、液态金属和放射性 介质等各种类型流体的流动。
（1）截止阀
• 截止阀属于强制密封式阀门，所 以在阀门关闭时，必须向阀瓣施 加压力，以强制密封面不泄漏。 当介质由阀瓣下方进入阀门时， 操作力所需要克服的阻力，是阀 柱和填料的摩擦力与由介质的压 力所产生的推力，关阀门的力比 开阀门的力大，所以阀杆的直径 要大，否则会发生阀杆顶弯的故 障
（2）闸阀
缺点：结构复杂，造 价高。
1 设备图例
(1) 塔 T (Tower)
像形文字
筛板塔 浮阀塔 泡罩塔
填料塔分布器 填料床层限制器
筛板塔
结构简单，造价低； 但操作弹性小，易
堵。
浮阀塔板
浮阀可随气速的变化上 、下自由浮动，提高了 塔板的操作弹性、降低 塔板的压降，同时具有 较高塔板效率，在生产 中得到广泛的应用。
泡罩塔塔盘
塔板操作弹性大 ，不易漏液，塔 效率也比较高。 最大的缺点是结 构复杂，塔压降 低，生产能力小 ，造价高。很少 用。
(2) 设备图例-反应器 R (Reactor)
化工原理换热器
◎提高传热系数K
热阻主要集中于 较小的一侧，提高 小的一侧有效。 ◆ 降低污垢热阻 ◆ 提高表面传热系数 化工原理换热器
化工原理换热器
化工原理换热器
合式换热器
化工原理换热器
列管式冷凝器
化工原理换热器
提高对流传热系数的主要途径是减少层流内 层的厚度，可通过以下达到目的：
化工原理换热器
化工原理换热器
化工原理换热器
板式换热器 优点
缺点
结构紧凑、体积小、重量轻。 流体湍动程度大，强化 传热效果好。 便于清洗和维修。
密封周边长，易泄漏。 承压能力低（P<2MPa）。 流动阻力大，处理量小。
化工原理换热器
（2）螺旋板式换热器：换热表面由两块金属板卷制而成，
化工原理换热器
化工原理换热器
化工原理换热器
化工原理换热器
三 换热器的传热强化
如欲强化现有传热设备，开发新型高效的传热设备，以便在较小的 设备上获得更大的生产能力和效益，成为现代工业发展的一个重要 问题。 所谓强化传热过程：就是力求用较少的传热面积或较少体积的传热 设备完成同样的传热任务以提高经济性，即提高冷、热流体间的传 热速率。
依总传热速率方程：
❖ 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：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。
化工原理换热器
化工原理换热器
固定管板式换热器
❖ 应用： ❖ 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 器中设置柔性元件伯膨胀节、挠性管板 等人来吸收热膨胀差。
化工设备(换热器)PPT
• 换热器概述 • 换热器的设计与选型 • 换热器的应用 • 换热器的维护与保养 • 新型换热器技术与发展趋势
01
换热器概述
定义与作用
定义
换热器是一种用于热量交换的设 备，广泛应用于化工、石油、制 药等领域。
作用
换热器的主要作用是将热量从一 种流体传递给另一种流体，以满 足工艺需求。
智能化
利用传感器、控制器等智能元件， 实现换热器的远程监控、自动控 制和故障诊断，提高设备运行的 安全性和可靠性。
THANKS
感谢观看
强化传热表面
采用翅片、螺旋等强化传热表面，提 高传热效果。
便于清洗和维修
结构设计应便于清洗和维修，减少维 护成本。
03
换热器的应用
在化工行业的应用
化学反应过程中的热量交 换
换热器在化工行业中广泛应用于化学反应过 程中的热量交换，如放热反应和吸热反应的 热量传递。
工艺流程控制
换热器在化工生产过程中起到工艺流程控制的作用 ，通过调节温度、压力等参数，实现对化学反应过 程的有效控制。
食品加工
换热器在食品加工过程中用于加 热和冷却，以实现食品的烹制、
杀菌、保鲜等处理。
饮料生产
换热器在饮料生产过程中用于加 热和冷却，以实现饮料的调配、
灭菌和灌装等处理。
食品包装
换热器在食品包装过程中用于控 制包装材料的温度，以确保食品
包装的质量和安全。
04
换热器的维护与保养
日常维护
每日检查
01
检查换热器的外观是否正常，是否有泄漏、腐蚀、变形等问题。
换热器的分类
按传热原理分类
按结构特点分类
可分为间壁式、混合式和蓄热式换热 器。
化工设备(换热器)PPT课件
强化传热技术
研究更加高效的传热技术，提高换热 器的传热效率，降低能耗。
智能化控制
研究基于物联网和人工智能技术的智 能化控制策略，实现换热器的智能控 制和管理。
环保设计和制造
研究环保设计和制造技术，减少换热 器对环境的影响，推动可持续发展。
详细描述
换热器的基本结构包括壳体、传热管、管板、折流板和进出口接管等部分。其工作原理是利用两种流 体之间的温差，通过传热面进行热量交换。当热流体通过传热管内的通道时，热量通过管壁传递给冷 流体，使其温度升高或降低，从而实现热量交换。
02
换热器的应用
在化工行业的应用
化学反应过程中的热量交换
在各种化学反应过程中，换热器用于控制反应温度，确保化学反 应的顺利进行。
化工设备(换热器)ppt课件
• 换热器概述 • 换热器的应用 • 换热器的设计与优化 • 换热器的维护与保养 • 新型换热器技术与发展趋势
01
换热器概述
定义与功能
总结词
换热器的定义和功能
详细描述
换热器是一种用于热量交换的化工设备，主要用于将热量从一种流体传递给另 一种流体。它广泛应用于化工、石油、制药等领域，是实现工艺流程中的热量 传递和回收的关键设备之一。
常见故障及排除方法
传热效率下降
可能是由于污垢或沉积物堵塞，需要清洗换热器 表面和内部。
泄漏
可能是由于密封件老化或损坏，需要更换密封件。
振动和噪音
可能是由于设备安装不稳或流体动力学问题，需 要检查设备安装和流体流动情况。
定期检查与维修
定期检查
01
按照规定的时间间隔对换热器进行检查，包括外观、密封件、
换热器产品手册
换热器产品手册一、产品介绍换热器是一种广泛应用于能源、化工、制冷等领域的设备，主要作用是进行热交换，提高能源利用率。
本手册旨在为使用本换热器的用户提供详细的产品信息和使用指导。
二、产品特点1. 高效节能：本换热器采用高效传热材料，提高热交换效率，降低能源消耗。
2. 稳定可靠：设计合理的结构，保证了设备长期稳定运行，减少了维护成本。
3. 易于维护：设计简洁易行，便于日常维护和检修。
4. 广泛的应用范围：适用于多种行业和领域，满足不同需求。
三、产品规格1. 尺寸：根据实际需求定制，提供多种尺寸供选择。
2. 材质：根据实际需求选择，包括碳钢、不锈钢、钛等。
3. 压力等级：根据实际需求选择，提供多种压力等级供选择。
4. 传热面积：根据实际需求定制，提供多种传热面积供选择。
四、使用说明1. 安装：请按照安装说明正确安装换热器，确保设备正常运行。
2. 操作：请按照操作规程正确操作换热器，避免误操作导致设备损坏。
3. 维护：定期对设备进行检查和维护，确保设备长期稳定运行。
4. 故障排除：遇到问题时，请及时排查并解决，如无法解决，请联系我们的技术支持。
五、安全提示1. 请确保设备运行过程中，人员安全，避免接触到高温、高压等危险区域。
2. 请按照规定进行日常检查和维护，确保设备处于良好状态。
3. 如遇紧急情况，请按照应急预案进行操作，并联系我们的技术支持。
六、技术支持与服务我们将为您提供全面的技术支持与服务，包括但不限于：设备安装指导、操作培训、维护保养、故障排除等。
如您有任何问题或需要帮助，请随时联系我们。
七、保修与售后服务1. 保修期：本换热器的保修期为一年。
保修期内因非人为因素引起的设备故障，我们提供免费维修或更换服务。
保修期外，我们仍提供有偿维修服务。
2. 售后服务：我们将根据您的实际需求，提供全面的售后服务，包括设备升级、改造、维修等。
我们将以最快的速度和最好的质量为您提供满意的售后服务。
八、常见问题与解决方案1. 换热器泄漏：可能是由于焊接缺陷或密封件老化等原因引起。
换热器简介
附：特种设备目录
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4.设计条件
管壳式热交换器的设计过程：工艺计算—设备选型—机械设计 （材料选择、强度计算、结构设计等）。
A、工艺设计条件
工艺设计在换热器中占有主导地位，工艺设计条件至少包含以下 内容： 1、操作数据，包括介质、流量、温度、压力、热负荷等； 2、物性数据，包括密度、比热、粘度、导热系数等； 3、允许阻力降； 4、其他：如操作弹性、工况、安装要求（几何尺寸、管口方位 ）等。
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2.套管式换热器
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3.蛇管式换热器
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二.板型换热器
1.板式换热器
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2.板翅式换热器
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3.板壳式换热器
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4.螺旋板式换热器
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三.其它形式换热器
1.回转式换热器
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目录
一．换热器的分类 二．换热器型式代号 三．换热器的类别划分 四．设计条件 五．设计压力和设计温度 六．腐蚀裕量 七．换热面积 八．换热器布管 九．管程设计 一○．壳程设计 一一．换热管与管板、浮头 一二．鞍式支座
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1. 换热器的分类（按结构类型）
一.管型换热器
1.管壳式换热器 ①浮头式换热器
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②固定管板式换热器
固定管板式换热器的主要特点： 结构简单、紧凑、没有壳程密封的问题，而且往往是管板兼作法兰。 其适用于： a)管、壳程温差较大，但压力不高的场合(因为温差大，要加膨胀节， 而膨胀节耐压能力差，GB16749《压力容器波形膨胀节》中规定设计压 力不大于6.4 MPa ）；
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那么衡量一台换热器好坏的标准是什么呢？
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二、衡量标准 1.先进性 传热效率高，流体阻力小，材料省 2.合理性 可制造加工，成本可接受 3.可靠性 满足操作条件 ,强度足够,保证使用寿命
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三、不同目的的换热器 冷却器（cooler） 冷凝器（condenser） 加热器（一般不发生相变）（heater） 蒸发器（发生相变）（evaporator） 再沸器（reboiler） 废热锅炉（waste heat boiler）
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四、换热器的基本类型 按传热方式或工作原理分类
1、直接接触式
热流体
冷流体
传热效果好，但不能 用于发生反应或有影
响的流体之间
热流体
冷流体
图10-1 直接接触式换热器
5
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
2、蓄热式
冷流体
热流体
温度较高的场合， 但有交叉污染，
温度波动大
热流体
冷流体
图10-2蓄热式换热器
6
3、间壁式
重点
——又称表面式换热器
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
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对于间壁式换热器，按间壁形状进一步分为
(1)管式 (2)紧凑式
排管、蛇管、套管
螺旋板式、板式、板 翅、伞板等
(3)管壳式
重点
下面我们来看一看管壳式换热器的基本结构
8
管壳式换热器
9
图10-3 换热器构件名称
1-管箱(A,B,C,D型);2-接管法兰;3-设备法兰;4-管板;5-壳程接管;6-拉杆;7-膨胀 节;8-壳体;9-换热管;10-排气管;11-吊耳;12-封头;13-顶丝;14-双头螺柱;15-螺 母;16-垫片;17-防冲板;18-折流板或支承板;19-定距管;20-拉杆螺母;21-支 座;22-排液管;23-管箱壳体;24-管程接管;25-分程隔板;26-管箱盖
碳素钢
低合金钢 不锈钢
石墨
金属材料
铜
非金属材料
陶瓷
铜镍合金 铝合金
聚四氟乙烯等
钛等 21
二、管子与管板的连接
（一）胀接
利用胀管器挤压伸入管板孔中的管子端部，使管端发生塑性 变形，管板孔同时产生弹性变形，取去胀管器后，管板与管 子产生一定的挤压力，贴在一起达到密封紧固连接的目的。
（a）胀管前
（b）胀管后
换热器的换热管长度与公称直径之比，一般在4～25之 间，常用的为6～10。立式换热器，其比值多为4～6。
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（三）结构型式
换热管型式
光管 强化传热管
翅片管（在给热系数低侧） 螺旋槽管 螺纹管
多用光管，因为结构简单，制造容易， 为强化传热，也采用强化传热管。
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（四）材料
由压力、温度、介质的腐蚀性能决定。主要有碳素 钢、合金钢、铜、钛、塑料、石墨等。
胀接时管板上的孔可以是光孔，也可开槽(开槽 可以增加连接强度和紧密性)。
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（二）焊接
优点：在高温高压条件下， 焊接连接能保持连接的紧密 性，管板加工要求可降低， 节省孔的加工工时，工艺较 胀接简单，压力较低时可使 用较薄的管板。
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。 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。
图7-图3 10带-5补偿带器 膨胀的节固的定固管定板管式板换式热换器热器 13
（二）浮头式换热器
图图10-76-4 浮浮头式头换式热换器热器 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
性大的物料。
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（四）填料函式换热器
填料函式密封
图10-9 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。
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六、管壳式换热器设计内容
（一）工艺计算
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。 14
（三）U形管式换热器
优点：结构简单，价图格图1便07-宜8-6，U承型U受形管能管式力式换强换热，器热不器会产生热应力。
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
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五、管壳式换热器的分类
基本类型
固定管板式换热器
浮头式换热器
U形管式换热器
填料函式换热器
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（一）固定管板式换热器
图10-4 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。
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（一）直径
小管径
单位体积传热面积增大、结构紧凑、 金属耗量减少、传热系数提高
阻力大，不便清洗，易结垢堵塞
用于较清洁的流体
大管径
粘性大或污浊的流体
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（二）规格
（外径×壁厚），长度按规定决定
φ19×2、φ25×2.5和φ38×2.5mm无缝钢管
换热管尺寸 φ25×2和φ38×2.5mm不锈钢管
标准管长1.5、2.0、3.0、4.5、6.0、9.0m等
图10-10 胀管前后示意图
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适用范围：换热管为碳素钢，管板为碳素钢或低 合金钢，设计压力≤4MPa，设计温度≤300℃，且 无特殊要求的场合。
原因：温度升高，残余应力减小，使管子与管板 间的胀接密封性能、紧固性能都下降，故设计温 度≤300℃ 。
要求管板硬度大于管子硬度，否则将管端退火 后再胀接。
第十章 管壳式换热器
教学重点 （1）典型管壳式换热器的选型 （2）固定管板式换热器的基本结构 （3）管子的选用及管板的连接 （4）温差应力产生的原因及补偿措施
教学难点： 管、壳程的分程及隔板
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一、定义
第一节 换热器概述
换热器是用来完成各种不同传热过程的设备。
1、如：开水锅炉、水杯、冰箱、空调等。
2、是许多工业部门广泛应用的通用工艺设 备。通常，在化工厂的建设中，换热器约 占总投资的11％～ 40％ 。
选型；确定管、壳程；通过化工工艺计算，确定换热器的 传热面积，同时选择管径、管长，决定管数、管程数和壳
程数 。
（二）机械设计
1）壳体直径的决定和壳体厚度的计算；
2）换热器封头选择，压力容器法兰选择；
3）管板尺寸确定；
4）折流板的选择与计算；
5）管子拉脱力的计算；
6）温差应力计算。
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第二节 管子的选用及其与管板的连接 一、管子的选用