化工原理第6章 传热设备-精品文档资料整理.ppt

化化工工原原理理2 2 0 0 0 0 9 9一、换热器的分类一、换热器的分类按按用途分类：用途分类：加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器按按冷热流体热量交换方式分类：冷热流体热量交换方式分类：混合式、蓄热式和间壁式混合式、蓄热式和间壁式主要内容：主要内容：1.根据工艺要求，选择适当的换热器类型；根据工艺要求，选择适当的换热器类型；2.通过计算选择合适的换热器规格。通过计算选择合适的换热器规格。Chap 6 传热设备传热设备1化化工工原原理理2 2 0 0 0 0 9 9二、间壁式换热器的类型二、间壁式换热器的类型（一）（一）夹套式换热器夹套式换热器Chap 6 传热设备传热设备2化化工工原原理理2 2 0 0 0 0 9 9优点：结构简单。优点：结构简单。缺点：加热面受容器壁面限制，传热系数不高。缺点：加热面受容器壁面限制，传热系数不高。强化措施：釜内加搅拌器，夹套内设置螺旋隔板，强化措施：釜内加搅拌器，夹套内设置螺旋隔板，釜内安装蛇管。釜内安装蛇管。Chap 6 传热设备传热设备3化化工工原原理理2 2 0 0 0 0 9 9（二）蛇管式换热器（二）蛇管式换热器1.沉浸式蛇管换热器沉浸式蛇管换热器Chap 6 传热设备传热设备4化化工工原原理理2 2 0 0 0 0 9 9优点：结构简单，能承受高压，可用耐腐蚀材料制造。优点：结构简单，能承受高压，可用耐腐蚀材料制造。缺点：容器内液体湍动程度低，管外给热系数小。缺点：容器内液体湍动程度低，管外给热系数小。强化措施：可减少管外空间；容器内加搅拌器。强化措施：可减少管外空间；容器内加搅拌器。Chap 6 传热设备传热设备5化化工工原原理理2 2 0 0 0 0 9 92.喷淋式喷淋式Chap 6 传热设备传热设备6化化工工原原理理2 2 0 0 0 0 9 9优点：结构简单；便于耐腐蚀；管内能耐高压；优点：结构简单；便于耐腐蚀；管内能耐高压；管外管外 比沉浸式大。比沉浸式大。缺点：冷却水喷淋不均匀影响传热效果；缺点：冷却水喷淋不均匀影响传热效果；只能安装在室外，占地面积大。只能安装在室外，占地面积大。Chap 6 传热设备传热设备7化化工工原原理理2 2 0 0 0 0 9 9（三）（三）套管式换热器套管式换热器优点：结构简单，能承受高压，应用方便，传热优点：结构简单，能承受高压，应用方便，传热系数大，对数平均推动力大。系数大，对数平均推动力大。缺点：接头多而易漏，占地较大，单位传热面消缺点：接头多而易漏，占地较大，单位传热面消耗的金属量大。耗的金属量大。Chap 6 传热设备传热设备适用于流量不大，所需传热面积不多的场合适用于流量不大，所需传热面积不多的场合8化化工工原原理理2 2 0 0 0 0 9 9（四）（四）列管式换热器列管式换热器（管壳式换热器）（管壳式换热器）构造构造Chap 6 传热设备传热设备9化化工工原原理理2 2 0 0 0 0 9 9Chap 6 传热设备传热设备10化化工工原原理理2 2 0 0 0 0 9 9圆缺形圆缺形加挡板：加挡板：增大壳程流体的湍动，提高壳程的增大壳程流体的湍动，提高壳程的多管程：多管程：增大管内流体增大管内流体 u，提高管内的提高管内的圆盘形圆盘形挡板挡板1.固定管板式换热器固定管板式换热器特点：结构简单、制造成本低，适用于壳体和管特点：结构简单、制造成本低，适用于壳体和管 束束温差小、管外物料比较清洁、不易结垢温差小、管外物料比较清洁、不易结垢的场合。的场合。温差在温差在50以上时，要考虑温度补偿问题以上时，要考虑温度补偿问题补偿圈（膨胀节）补偿圈（膨胀节）补偿圈补偿补偿圈补偿Chap 6 传热设备传热设备11化化工工原原理理2 2 0 0 0 0 9 9特点：可完全消除热应力，便于清洗和检修，特点：可完全消除热应力，便于清洗和检修，结构结构 复杂。复杂。2.浮头式换热器浮头式换热器 浮头补偿浮头补偿适用于壳体与管束间温差大且需经常进行管内外清适用于壳体与管束间温差大且需经常进行管内外清洗的场合。洗的场合。3.U形管式换热器形管式换热器特点：结构较浮头简单；但特点：结构较浮头简单；但管程不易清洗管程不易清洗。Chap 6 传热设备传热设备三、列管换热器的选用和设计三、列管换热器的选用和设计（一）选用、设计原则（一）选用、设计原则已知：换热任务（一种流体的进、出口温度、流量）已知：换热任务（一种流体的进、出口温度、流量）12化化工工原原理理2 2 0 0 0 0 9 9设计内容：设计内容：l 冷却剂或加热剂的选定：冷却剂或加热剂的选定：常用的冷却剂：常用的冷却剂：水、空气、液氨等水、空气、液氨等 常用的加热剂：常用的加热剂：水蒸汽、热空气、烟道气、热油等水蒸汽、热空气、烟道气、热油等 Chap 6 传热设备传热设备l 冷、热流体的走向：冷、热流体的走向：13化化工工原原理理2 2 0 0 0 0 9 9l 管径、管长和管数：管径、管长和管数：从传热和流动角度综合考虑从传热和流动角度综合考虑Chap 6 传热设备传热设备（二）设计方法及步骤：（二）设计方法及步骤：（三）选用换热器中的有关问题（三）选用换热器中的有关问题(1)流体流经管程或壳程的选择流体流经管程或壳程的选择原则：传热效果好，结构简单，清洗方便原则：传热效果好，结构简单，清洗方便管程：不清洁或易结垢、腐蚀性、压力高的流体。管程：不清洁或易结垢、腐蚀性、压力高的流体。14化化工工原原理理2 2 0 0 0 0 9 9(2)流速流速uuK，在同在同Q、tm下下A，节省设备费；节省设备费；uHf ，操作费用增加；操作费用增加；u选择是经济上权衡的问题，但要避免层流流动选择是经济上权衡的问题，但要避免层流流动Chap 6 传热设备传热设备壳程：饱和蒸汽、粘度大或流量小的流体。壳程：饱和蒸汽、粘度大或流量小的流体。(3)换热器中管子的规格和排列方式换热器中管子的规格和排列方式管子的规格：管子的规格：192mm和和252.5mm 管长：管长：1.5m、2.0m、3.0m、4.5m、6.0m、9.0m排列方式排列方式：正三角形正三角形 正方形直列正方形直列 正方形错列正方形错列15化化工工原原理理2 2 0 0 0 0 9 9四、传热过程的强化途径四、传热过程的强化途径（一）增大（一）增大 tm 提高加热剂提高加热剂T1的温度或降低冷却剂的温度或降低冷却剂t1的温度的温度 两侧变温情况下，尽量采用逆流流动两侧变温情况下，尽量采用逆流流动为了增强传热效率，可采取为了增强传热效率，可采取 tm、A/V、K。（二）增大（二）增大A/V 直接接触传热，可增大直接接触传热，可增大A 和湍动程度，使和湍动程度，使Q Chap 6 传热设备传热设备16化化工工原原理理2 2 0 0 0 0 9 9 采用高效新型换热器采用高效新型换热器改进传热面结构改进传热面结构以增大以增大A 和湍动程度，使和湍动程度，使Q(a)(a)光直翅片光直翅片 (b)(b)锯齿翅片锯齿翅片 (c)(c)多孔翅片多孔翅片Chap 6 传热设备传热设备17化化工工原原理理2 2 0 0 0 0 9 9（三）增大（三）增大K尽可能利用有相变的热载体（尽可能利用有相变的热载体（大）大）用用 大的热载体大的热载体减小金属壁、污垢及两侧流体热阻中较大者的热阻减小金属壁、污垢及两侧流体热阻中较大者的热阻提高提高 较较小一侧有效小一侧有效 提高提高 的方法的方法(无相变无相变)：增大流速增大流速 管内加扰流元件管内加扰流元件 改变传热面形状改变传热面形状Chap 6 传热设备传热设备18化化工工原原理理2 2 0 0 0 0 9 9（一）平板式换热器（一）平板式换热器五、新型换热器五、新型换热器Chap 6 传热设备传热设备19化化工工原原理理2 2 0 0 0 0 9 9优点优点：传热效率高，传热效率高，K大大结构紧凑，操作灵活，安装检修方便结构紧凑，操作灵活，安装检修方便缺点：缺点：不耐温耐压不耐温耐压易渗漏，处理量小易渗漏，处理量小Chap 6 传热设备传热设备20化化工工原原理理2 2 0 0 0 0 9 9（二）（二）螺旋板式换热器螺旋板式换热器优点：优点：传热效率高传热效率高不易堵塞不易堵塞结构紧凑，成本较低结构紧凑，成本较低缺点：缺点：压力、温度不能太高压力、温度不能太高难以维修难以维修Chap 6 传热设备传热设备21化化工工原原理理2 2 0 0 0 0 9 9（四）翅片管换热器（四）翅片管换热器 特点：特点：增加增加A，增强管外流体的湍流来提高增强管外流体的湍流来提高。重要的应用场合：重要的应用场合：空气冷却器空气冷却器 管外加翅片，大大改善了空气侧的传热效果管外加翅片，大大改善了空气侧的传热效果（三）板翅式换热器（三）板翅式换热器纵向翅片管纵向翅片管横向翅片管横向翅片管Chap 6 传热设备传热设备22化化工工原原理理2 2 0 0 0 0 9 9（五）热管换热器（五）热管换热器Chap 6 传热设备传热设备23