换热器简介及分类

作者:EA视讯发布日期:2020-07-13 00:55

  Introduction of Heat Exchangers 主要内容 ? 定义及分类 ? 管壳式换热器 ? 板面式换热器 ? 空冷器其它 换热设备的定义 ? 使热量从热流体传递到冷流体的设备称为换 热设备 ? 它是化工、炼油、动力、食品、轻工、原子 能、制药、机械及其它许多工业部门广泛使 用的一种通用设备 ? 化工厂中,约占总投资的10%~20%;炼油 厂常减压装置,约占总投资的35%~40%; 换热方式分类 ? 一、直接接触式换热 ? 二、蓄热式换热 ? 三、间壁式换热 ? 四、中间载热体式换热 换热器分类 管式换热器 板面式换热器 ? 蛇管式换热器 ? 套管式换热器 ? 缠绕管式换热器 ? 管壳式换热器 ? 螺旋板式换热器 ? 板式换热器 ? 板壳式换热器 ? 板翅式换热器 空冷器及其它 管式换热器 ? 结构坚固、可靠、适应性强、易于制造、能承受较 高操作压力和温度。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。 ? 换热效率、结构紧凑性、单位传热面积的金属消耗 等方面不如其他新型换热器。 蛇管式换热器 a.沉浸式蛇管 结构简单,造价低廉,操作敏感性较小,管子可承受较大流 体介质压力。 管外流体流速很小,因而传热系数小,传热效率低,需要 的传热面积大,设备显得笨重。 常用于高压流体冷却、反应器的传热元件,容器加热 蛇管式换热器 b. 喷淋式蛇管 管外流体传热系数大,便于检修和清洗。 体积庞大,冷却水用量较大,有时喷淋效果不够理想。 套管式换热器 结构简单,适应广,传热面弹性大, 两侧流体均可提高流速,两侧传热系数高。 金属消耗大,检修、清洗和拆卸较麻烦, 可拆连接处易泄漏。 一般用于高温、高压、小流量流体和所需传热面积不大的场合 缠绕管式换热器 适用于同时处理多种介质、在小温差下需要传递较大热量且 管内介质操作压力较高的场合,如制氧等低温过程中使用的换 热设备等。 常用于采样器冷却 管壳式换热器 ? 一、固定管板式 ? 二、浮头式 ? 三、U形管式 ? 四、填料函式 ? 五、釜式重沸器 ? 结构坚固、可靠性高、适应性广、易于制造、处理能力大、生产成本较 低、选用材料范围广、换热表面清洗较方便、可用于高温和高压。 ? 传热效率、结构紧凑性及单位换热面积所需金属消耗量等方面均不如一 些新型高效紧凑式换热器。 管壳式换热器 固定管板式换热器 BEM 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。 应用——适用于壳侧介质清洁且不易结垢并能进行溶解清洗, 管、壳程两侧温差不大或温差较大但壳侧压力不高的场合。 浮头式 BES 优点 ——管间和管内清洗方便,不会产生热应力; 缺点 ——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 封要求较高。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 对密封要求较高。 应用——壳体和管束之间壁温差较大或壳程介质易结垢的场合 U形管式换热器 BEU 优点——结构比较简单、价格便宜,承压能力强。 缺点—— 壳程流体易短路,传热不利。当管子泄漏损坏 时,只有外层U形管可更换,内层管只能堵死,坏一根U 形管相当于坏两根管,报废率较高。 应用——管、壳壁温差较大或壳程介质易结垢需要应用 清洗 ,又不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、腐蚀性大的物料。 填料函式 BEP 优点——结构较浮头式简单,加工制造方便;节省材料,造 价比较低廉;管束从壳体内可抽出;管内、管间都能进行清洗, 维修方便。 缺点—— 填料处易泄漏。 应用—— 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。 注:填料函式换热器现在已很少采用。 釜式重沸器 AKT 优点——与浮头式、U形管式换热器一样,清洗维修 方便;可处理不清洁、易结垢介质,能承受高温、高 压(无温差应力)。 缺点——占用空间较大 应用——一般只用于重沸器 板面式换热器 ? 其结构特点可强化传热;采用板材制作,大 规模生产时,可降低设备成本; ? 耐压性能比管式换热器差; 板面式换热器 ? 螺旋板式换热器 ? 板式换热器 ? 板翅式换热器 ? 板壳式换热器 螺旋板式换热器 传热面积大 传热效率高 易制造 材料利用率高 自身冲刷不易结垢 可全逆流流动 传热温差小 特别适合高粘度流体的加热或冷却、 含有固体颗粒的悬浮液的换热 板式换热器 板式换热器 ? 较低流速下即可达到湍流,具有较高的传热效率; ? 结构紧凑; ? 使用灵活; ? 清洗和维修方便; ? 能精确控制换热温度等; ? 密封周边太长,不易密封,渗漏可能性大; ? 承压能力低; ? 使用温度受密封垫片材料耐温性能限制,不宜过高; ? 流道狭窄,易堵塞,处理量小; ? 流动阻力大; 板壳式换热器 ? 紧密排列、结构紧 凑、传热系数高 ? 单位体积提供的换 热面为列管式的3.5 倍以上 ? 且结构坚固,能承 受很高的压力和温 度 板壳式换热器 ? 结构紧凑,单位体积包含换热面积较管壳式换热器增加70%; ? 传热效率高,压力降小; ? 与板式换热器相比,由于没有密封垫片,较好解决了耐温、抗 压与高效率之间的矛盾; ? 容易清洗; ? 焊接技术要求高; ? 常用于加热、冷却、蒸发、冷凝等过程; 板翅式换热器 板翅降低热阻, 传热效率提高, 且起加强作用 板翅式换热器 ? 传热系数比管壳式换热器大3 ~10倍; ? 结构紧凑、轻巧,单位体积传热面积能达2500~4370m2 /m 3; ( 管壳式Φ 1000 ×6000,347m2,74 m2 /m 3) ? 单位重量换热面积是管壳式换热器的十几倍到几十倍; ? 适应性广,可作气- 气、气- 液和液-液的热交换; ? 亦可作冷凝和蒸发,适用于多种不同的流体在同一设备中操作 ; ? 选用适当的材料,可用于0~1000K各种温度范围的热交换; ? 铝制材质特别适用于低温或超低温的场合; ? 结构复杂,造价高,流道小,易堵塞,不易清洗,难以检修等 ; 空冷器 环境空气作为冷却介质,使管内高温工艺流体得到冷却或冷 凝的设备。 由管束,构架,风机三个基本部分和百叶窗、梯子平台等 辅助部分组成。 优点——不消耗循环冷却水,维护费用低; 缺点——耗电,占地大,其冷却温度受空气干球温度的影响。 可分为干空冷和湿空冷 空冷器 空冷器 空冷器 ? 卧式、立式和斜顶式(人字式) ? 排管一般为3~8排,管束系列尺寸一般为3,4.5,6,9,12 米; ? 光管外径常为25毫米和38毫米,翅片高度一般取12~16毫米 ? 管束宽为100~3000毫米 ? 翅片管材质:碳钢、铜、铝和不锈钢等 ? 翅片材质:一般为铝,特殊情况采用铜或不锈钢。 ? 翅片形式:绕片式、镶片式、轧片式、套片式、焊片式、椭圆 管式、紊流式 ? 风机:鼓风机,引风机 ? 风速一般在1.5~4m/s,压降一般300Pa以下,最好不超过 200Pa; 其它 直接接触式换热 其它 新型闭式循环空冷塔 很多地方代替凉水塔 其它 蓄热式换热 其它 中 间 热 载 体 式 换 热


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