（中职）化工设备与机械模块二 典型化工设备教学课件.ppt

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1、正版可修改PPT课件（中职）化工设备与机械模块二 典型化工设备教学课件模块二模块二典型化工设备主要内容典型化工设备主要内容n n项目一 换热设备；n n项目二 反应设备；n n项目三 塔设备。项目一项目一换热设备换热设备子项目子项目1换热设备形式识别换热设备形式识别n n【项目目标】n n知识目标：掌握各种换热设备的类型、结构、特点及适用范围。n n技能目标：能根据换热条件，选择合适的换热设备。换热设备的分类换热设备的分类换热设备换热设备混合式换热器混合式换热器蓄热式换热器蓄热式换热器间壁式换热器间壁式换热器1.混合式换热器混合式换热器n n混合式冷凝器两种流体相互混合2.蓄热式换热器蓄热式换

2、热器两种流体交替地通过同一蓄热室热流体出口冷流体出口冷流体进口热流体进口格子砖3.间壁式换热器间壁式换热器两种流体在不两种流体在不相混合。相混合。一种流体在管一种流体在管内流动，另一内流动，另一种流体在管外种流体在管外流动流动二、间壁式换热器的主要类型二、间壁式换热器的主要类型n n根据传热面和传热元件的不同，间壁式换热器又可分为根据传热面和传热元件的不同，间壁式换热器又可分为管式换热器管式换热器和和板面式换热器板面式换热器。n n管式换热器管式换热器是以是以管子管子为传热面和传热元件的换热设备，为传热面和传热元件的换热设备，常用的有管壳式（列管式）、蛇管式、螺旋管式、套管常用的有管壳式（列管

3、式）、蛇管式、螺旋管式、套管式换热器。此类换热器结构坚固、易于制造、操作弹性式换热器。此类换热器结构坚固、易于制造、操作弹性大、换热面清洗方便、高温高压下也能使用；缺点是传大、换热面清洗方便、高温高压下也能使用；缺点是传热效率低、结构紧凑性差，单位换热面积金属消耗量多。热效率低、结构紧凑性差，单位换热面积金属消耗量多。n n板面式换热器板面式换热器是以是以平板或成形板平板或成形板作为传热面和传热元件，作为传热面和传热元件，多用金属板，常用的有板式换热器、螺旋板式换热器、多用金属板，常用的有板式换热器、螺旋板式换热器、板翅式换热器等形式。此类换热器传热效果好、结构紧板翅式换热器等形式。此类换热器

4、传热效果好、结构紧凑、成本低，但承压性差。常用于压力不大、温度不高、凑、成本低，但承压性差。常用于压力不大、温度不高、流量不大及处理贵重介质而需贵重金属的场合。流量不大及处理贵重介质而需贵重金属的场合。夹套式换热器蛇管式换热器1.管式换热器管式换热器列管U型管底盘水槽檐板蒸汽进口冷凝水出口喷淋式换热器套管式换热器螺旋管式换热器壳体壳侧入口出口管壳侧出口入口管换热管列管式换热器列管式换热器n n列管式换热器又称为管壳式换热器，是最典型的间列管式换热器又称为管壳式换热器，是最典型的间壁式换热器。壁式换热器。管壳式换热器类型管壳式换热器类型列管式换热器固定管板式换热器浮头式换热器填料函式换热器U型管

5、式换热器n n固定管板式换热器固定管板式换热器排液孔固定管板拉杆定距管管束折流挡板管箱支座壳体膨胀节n n浮头式换热器壳盖固定管板隔板浮头钩圈法兰浮动管板浮头盖n nU形管式换热器中间挡板U型换热管排汽口防冲板分程隔板n n填料函式换热器纵向隔板浮动管板活套法兰部分剪切环填料压盖填料填料函结构结构优点优点缺点缺点适用场合适用场合固固定定管管板板管板、壳管板、壳体、管束体、管束三者固定三者固定结构简单、结构简单、紧凑、造价紧凑、造价便宜便宜管外不能进行管外不能进行机械清洗机械清洗1 1）壳体流体须用不易生污垢的）壳体流体须用不易生污垢的清洁流体清洁流体2)2)管壁和壳壁的温差不超过管壁和壳壁的温

6、差不超过7070，壳程压力不超，壳程压力不超0.6MPa0.6MPa。浮浮头头式式管板与壳管板与壳体一端固体一端固定，另一定，另一端浮头端浮头管束可以从管束可以从壳体内拆卸壳体内拆卸下来，便于下来，便于检修和清洗检修和清洗结构复杂、金结构复杂、金属材料多、制属材料多、制造成本高造成本高1 1）管壁和壳壁的温差大）管壁和壳壁的温差大2 2）管束空间需要经常清洗）管束空间需要经常清洗3 3）高温、高压下工作，一般温）高温、高压下工作，一般温度度450450，压力低于，压力低于6.4MPa6.4MPa。U U型型管管式式换热管弯换热管弯成成U U型，型，一个管板一个管板结构简单，结构简单，耐高温、耐

7、耐高温、耐高压高压管束不易清洗，管束不易清洗，拆换麻烦；管拆换麻烦；管板利用率低板利用率低1 1）管壁和壳壁的温差大）管壁和壳壁的温差大2 2）管内流体须清洁）管内流体须清洁3 3）高温、高压下工作，一般温）高温、高压下工作，一般温度度500500，压力低于，压力低于10MPa10MPa。填填料料函函式式管板与壳管板与壳体一端固体一端固定，另一定，另一端填料函端填料函制造方便，制造方便，耗材少，管耗材少，管束、管间均束、管间均能清洗能清洗填料函耐压不填料函耐压不高，壳程介质高，壳程介质可能通过填料可能通过填料函外漏函外漏易燃、易爆、有毒和贵重的介质易燃、易爆、有毒和贵重的介质不适用不适用热管式

8、换热器热管式换热器热管是一种高效传热元件，热管分蒸发段、冷凝段。工作时热管受热，管内工质从外界热源获得热量而蒸发或汽化，热管的蒸发段和冷凝段形成压差，蒸汽向凝结段移动，蒸汽凝结后，释放出冷凝潜热，由外界的冷介质吸收，凝结液（冷凝液）在吸液芯的毛细管作用下回流，继续受热汽化，这样往复循环将大量热量从加热区传递到散热区。蒸发段冷凝段热源冷源绝热输送段2.板面式换热器板面式换热器板式换热器换热温度一般不超过250A板A板A板A板B板B板B板板翅式换热器板翅式换热器n n板翅式换热器是以板翅式换热器是以隔板和翅片隔板和翅片为主要组成部件的为主要组成部件的换热器。换热器。承压能力高达5MPa侧板侧板隔板

9、隔板翅片（a）逆流式 (b)错流式 （c）错逆流式流体螺旋板式换热器特别适合于黏性流体或含有固体颗粒的悬浮液的换热【项目实训】【项目实训】n n 某企业欲用换热器将饱和卤水由某企业欲用换热器将饱和卤水由2020加热到加热到8080，卤水有，卤水有轻微腐蚀性，采用压力为轻微腐蚀性，采用压力为0.1MPa0.1MPa（表压）的饱和水蒸气加热，（表压）的饱和水蒸气加热，逆流操作，试问选择固定管板式换热器是否合适？是否应选逆流操作，试问选择固定管板式换热器是否合适？是否应选用带膨胀节的换热器？用带膨胀节的换热器？n n分析：分析：固定管板式换热器适用于壳程介质清洁，不易结垢，固定管板式换热器适用于壳程

10、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高的场管程需清洗以及温差不大或温差虽大但是壳程压力不高的场合。合。n n该换热器壳程流体是饱和水蒸气，属于清洁介质，压力不高该换热器壳程流体是饱和水蒸气，属于清洁介质，压力不高,温差不大，可选择固定管板式换热器。温差不大，可选择固定管板式换热器。n n当管壁与壳壁温差大于当管壁与壳壁温差大于7070，应采用温差补偿装置，以减，应采用温差补偿装置，以减小因温度差异而引起的热应力。工程上一般采用膨胀节。小因温度差异而引起的热应力。工程上一般采用膨胀节。n n该换热器采用该换热器采用0.1MPa0.1MPa（表压）的饱和水蒸气加热饱和

11、卤水，（表压）的饱和水蒸气加热饱和卤水，经查：经查：0.1MPa0.1MPa（表压）下饱和水蒸气的温度是（表压）下饱和水蒸气的温度是120120，管壁，管壁与壳壁温差不大，不必采用带膨胀节的换热器。与壳壁温差不大，不必采用带膨胀节的换热器。【项目练习】【项目练习】1.比较管式换热器和板式换热器的特点。n n2.管式换热器主要有哪几种类型？各有何特点？适用于什么场合？n n3.板面式换热器主要有哪几种类型？各有何特点？适用于什么场合？n n4.浮头式换热器有哪些特点？适用什么场合？n n5.说明板式换热器工作原理。子项目子项目2固定管板式换热器结构认识固定管板式换热器结构认识n n【项目目标】n

12、 n知识目标：掌握固定管板式换热器各部件的名称、结构、用途。n n技能目标：能拆装固定管板式换热器换热器。一、固定管板式换热器基本结构一、固定管板式换热器基本结构n n固定管板式换热器主要由壳体、换热管、管板、折流板、管箱、膨胀节等部件组成。n n固定管板式换热器的换热管与管板焊接或胀接在一起，壳体与管板焊接在一起，三者刚性连接，所以称为固定管板式换热器。二、固定管板式换热器的组成元件二、固定管板式换热器的组成元件及其连接及其连接n n1.1.换热管换热管n n换热管换热管是管壳式换热器的传热元件，主要通过管是管壳式换热器的传热元件，主要通过管壁的内外面进行传热，所以换热管的形状、尺寸壁的内外

13、面进行传热，所以换热管的形状、尺寸和材料，对传热有很大的影响。和材料，对传热有很大的影响。n n换热管尺寸常用外径与壁厚表示。碳素钢、低合换热管尺寸常用外径与壁厚表示。碳素钢、低合金钢管常用的规格有金钢管常用的规格有192192、252.5252.5、382.5382.5（单位均为（单位均为mmmm），不锈钢管有），不锈钢管有252252、382382（单位均为（单位均为mmmm）。标准管长为）。标准管长为1.51.5、2.02.0、2.52.5、3.03.0、4.54.5、6.06.0、9.0m9.0m。长度和直径的确定根据换热器的。长度和直径的确定根据换热器的传热面积确定。传热面积确定。n

14、 n一般对清洁流体用小直径管子，粘性较大的或污一般对清洁流体用小直径管子，粘性较大的或污染的流体采用大直径管子。染的流体采用大直径管子。n n换热管一般采用无缝钢管，翅片管、螺纹管、螺旋槽换热管一般采用无缝钢管，翅片管、螺纹管、螺旋槽管等，可以强化传热效果。管等，可以强化传热效果。螺旋槽管 横纹管 凹槽各种内外翅片管内翅片管十字型内翅片管扭曲的外翅片管开孔的外翅片管径向外翅片管螺旋外翅片管轴向外翅片管换热管常用材料换热管常用材料n n换热管常用金属材料有碳素钢、不锈钢、铜和铝，常用非金属材料有石墨、陶瓷、聚四氟乙烯等。选用时主要根据工艺条件和介质腐蚀性来选择。换热管在管板上的排列方式换热管在管

15、板上的排列方式n n换热管在管板上的排列方式有换热管在管板上的排列方式有正三角形正三角形和和正方形正方形，有直列、错列，有直列、错列排列方式。当壳程流体清洁时，采用正三角形排列，管外易于清排列方式。当壳程流体清洁时，采用正三角形排列，管外易于清洗；当壳程流体污性介质时，采用正方形排列。另有同心圆排列洗；当壳程流体污性介质时，采用正方形排列。另有同心圆排列方式，如石油化工装置中的固定床反应器。方式，如石油化工装置中的固定床反应器。(a)正三角形直列 (b)正三角形错列 (c)正方形直列(d)正方形错列 (e)同心圆排列 2.管板管板n n作用：用来安装换热管，同时将管程和壳程分隔，避免管作用：用

16、来安装换热管，同时将管程和壳程分隔，避免管程和壳程冷热流体相混合。程和壳程冷热流体相混合。n n管板结构：管板结构：换热管与管板的连接方式换热管与管板的连接方式n n管板与换热管连接处易泄漏管板与换热管连接处易泄漏n n连接方法：连接方法：强度胀接、强度焊接和胀焊结合强度胀接、强度焊接和胀焊结合n n强度胀接强度胀接：利用胀管器进行。原理：挤压伸入管板孔：利用胀管器进行。原理：挤压伸入管板孔中的管子端部，使管端产生塑性变形，同时使管板孔产生中的管子端部，使管端产生塑性变形，同时使管板孔产生弹性变形，这时管端直径增大，紧贴于管板孔。当取出胀弹性变形，这时管端直径增大，紧贴于管板孔。当取出胀管器后

17、，管板孔弹性收缩，使管子与管板间产生一定的挤管器后，管板孔弹性收缩，使管子与管板间产生一定的挤压力而紧紧贴合在一起，从而达到管子与管板连接的目的。压力而紧紧贴合在一起，从而达到管子与管板连接的目的。强度焊接强度焊接n n当设计压力当设计压力4MPa4MPa或设计温度或设计温度300C300C时，一般采用时，一般采用焊接焊接。焊。焊接具有加工简单，不易泄漏，在高温高压下也能保证连接处的接具有加工简单，不易泄漏，在高温高压下也能保证连接处的密封性和抗拉脱能力，焊接接头处管端与管板孔之间有间隙，密封性和抗拉脱能力，焊接接头处管端与管板孔之间有间隙，易腐蚀，焊接时产生的热应力还可能造成应力腐蚀和破裂，

18、因易腐蚀，焊接时产生的热应力还可能造成应力腐蚀和破裂，因此焊接方法不适用于有较大振动及有间隙腐蚀的场合。此焊接方法不适用于有较大振动及有间隙腐蚀的场合。（a)一般焊接结构(b)立式换热器焊接结构（c)不锈钢和换热管焊接结构胀焊结合胀焊结合n n胀焊结合既克服了胀接抗疲劳性能差，连接处易胀焊结合既克服了胀接抗疲劳性能差，连接处易松动的缺点，又避免了焊接有间隙腐蚀的弊端，松动的缺点，又避免了焊接有间隙腐蚀的弊端，保证了密封，提高了使用寿命。保证了密封，提高了使用寿命。n n目前常用的加工方法有目前常用的加工方法有强度胀加密封焊、强度胀强度胀加密封焊、强度胀加强度焊和强度焊加贴胀加强度焊和强度焊加贴

19、胀几种方式。从加工顺序几种方式。从加工顺序上，可以先胀后焊，也可以先焊后胀。但上，可以先胀后焊，也可以先焊后胀。但一般先焊后胀，以免先胀残留的润滑油影响后焊的焊接质量。壳体与管板的连接方式壳体与管板的连接方式n n浮头式、浮头式、U U形管式、填料函式换热器形管式、填料函式换热器中固定端管板一般采中固定端管板一般采用用可拆连接结构可拆连接结构，即管板本身不直接与壳体焊接，而是把，即管板本身不直接与壳体焊接，而是把管板夹持在壳体法兰和管箱法兰之间进行固定，以便抽出管板夹持在壳体法兰和管箱法兰之间进行固定，以便抽出管束进行维护和清洗；管束进行维护和清洗；（a）可拆连接 （b）不可拆连接3.折流板及

20、其他挡板折流板及其他挡板n n折流板n n折流板可以提高壳程流体的流速，增加湍动程度，提高传热效率，减少结垢，对卧式换热器还起到支撑管束的作用。n n常用折流板的结构有弓形和圆盘圆环形两种。弓形有单弓形、双弓形、三弓形，其中弓形有单弓形、双弓形、三弓形，其中弓形有单弓形、双弓形、三弓形，其中弓形有单弓形、双弓形、三弓形，其中单弓形单弓形单弓形单弓形最常用。最常用。最常用。最常用。（a）单弓形（b）双弓形(c)三弓形折流板的缺口高度及布置折流板的缺口高度及布置折流板的缺口高度及布置折流板的缺口高度及布置n n折流板的缺口高度一般为壳体公称直径的折流板的缺口高度一般为壳体公称直径的0.200.45

21、0.200.45倍。倍。n n若若卧式换热器卧式换热器的壳程输送单相清洁流体时，折流板的缺的壳程输送单相清洁流体时，折流板的缺口应口应水平上下水平上下布置。若壳程流体为气体，且含有少量液布置。若壳程流体为气体，且含有少量液体时，应在缺口朝上的弓形板底部开设通液口；若壳程体时，应在缺口朝上的弓形板底部开设通液口；若壳程流体为液体，且含有少量气体时，应在缺口朝下的折流流体为液体，且含有少量气体时，应在缺口朝下的折流板顶部开设通气口；板顶部开设通气口；n n若壳程流体为气、液共存或含有固体颗粒时，折流板缺若壳程流体为气、液共存或含有固体颗粒时，折流板缺口应口应左、右垂直左、右垂直布置，且在底部开设通

22、液口。布置，且在底部开设通液口。折流板缺口几何形状 折流板的固定折流板的固定 拉杆和定距管结构 拉杆与折流板点焊结构 折流板定距管管板拉杆电焊旁路挡板旁路挡板n n当壳体与管束之间存在较大间隙时，如浮头式、当壳体与管束之间存在较大间隙时，如浮头式、U U形管形管式和填料函式换热器，可以在无换热管的地方增设旁路式和填料函式换热器，可以在无换热管的地方增设旁路挡板，迫使壳程流体通过管束与管程流体进行换热。旁挡板，迫使壳程流体通过管束与管程流体进行换热。旁路挡板嵌入折流板槽内，并与折流板焊接。路挡板嵌入折流板槽内，并与折流板焊接。旁路挡板折流板4管箱管箱n n管箱是换热管内流体进出的空间，它在换热器

23、两端，作用是把管程的流体均匀地分配与集中，在多管程换热器中，管箱还起着分隔管程、改变流向的作用（a）管箱和封头焊接连接（b）管箱和平板盖螺栓连接(c)和管板一体的管箱隔板隔板箱盖箱盖隔板管板缓冲接管、防冲板和导流筒缓冲接管、防冲板和导流筒n n换热器壳程流体进口处的换热管，经常受到高速介质的冲刷，容易造成换热管振动或侵蚀，为了保护管束，可以设置缓冲接管、防冲板和导流筒。（a）缓冲接管 (b)防冲挡板 (c)导流筒 5.膨胀节膨胀节n n膨胀节是一种能够轴向自由伸缩的弹性补偿元件，由于它的轴向柔度大，当管子和壳体壁温不同，产生膨胀差时，可以通过膨胀节来变形协调，使得总变形量趋于一致，减小温差应力

24、。n n膨胀节的壁厚越薄，柔度越好，补偿能力越大，但从强度要求出发，则不能太薄，应综合考虑。常用膨胀节的结构常用膨胀节的结构n n有鼓形、形、U形、平板形和Q形。U形膨胀节结构简单，补偿能力大，价格便宜，应用广泛，多波U形膨胀节，适用于补偿量更大的场合。鼓形 形形U形多波U形膨胀节Q Q形形平板形平板形【项目实训】【项目实训】n n拆开列管式换热器，说明其各部分名称、作用、结构。【项目练习】【项目练习】n n1.换热管在管板上有哪几种连接方式？各有何特点？n n2.折流板的作用是什么？有哪些常见形式？n n3.膨胀节有什么作用？有哪些常用结构？n n4.练习换热器的拆装。子项目子项目3换热器操

25、作换热器操作n n【项目目标】n n知识目标：掌握换热器的选用；掌握换热器基本操作；掌握换热器常见故障及排除方法。n n技能目标：能正确操作换热器，能处理换热器出现的故障。一、换热器的选用一、换热器的选用n n换热设备的形式多种多样，每种结构形式都有各自的特点和适用换热设备的形式多种多样，每种结构形式都有各自的特点和适用范围，选用时要根据这些特点和生产的具体情况，选择合理的类范围，选用时要根据这些特点和生产的具体情况，选择合理的类型。选择换热设备时主要考虑以下几点。型。选择换热设备时主要考虑以下几点。n n 1 1要符合工艺条件的要求要符合工艺条件的要求 从压力、温度、物理化学性质、腐从压力、

26、温度、物理化学性质、腐蚀性等工艺条件考虑确定换热器的材质和结构类型。蚀性等工艺条件考虑确定换热器的材质和结构类型。n n (1)(1)考虑流体的化学性质考虑流体的化学性质 要特别注意换热器的材料的选择。要特别注意换热器的材料的选择。(2)(2)考虑介质的工艺条件考虑介质的工艺条件 压力、进出口温度和流量等参数。压力、进出口温度和流量等参数。(3)(3)考虑流体的物理性质考虑流体的物理性质 如流体的种类、热导率、黏度等。如流体的种类、热导率、黏度等。若冷热流体均为液体，一般采用两侧都是光滑表面的间壁作为若冷热流体均为液体，一般采用两侧都是光滑表面的间壁作为换热面较合适。螺旋板式和板式换热器的传热

27、壁为两侧光滑的板，换热面较合适。螺旋板式和板式换热器的传热壁为两侧光滑的板，且两侧流道基本相同，适用于两侧流体性质、流量接近的情况，且两侧流道基本相同，适用于两侧流体性质、流量接近的情况，但由于结构上的原因，仅适用于工作压力和压差较小的场合。管但由于结构上的原因，仅适用于工作压力和压差较小的场合。管壳式和套管式换热器大多也是以光壁作传热壁面，更适宜于高温、壳式和套管式换热器大多也是以光壁作传热壁面，更适宜于高温、高压场合。小流量宜用套管式，大流量宜用管壳式。高压场合。小流量宜用套管式，大流量宜用管壳式。n n2 2传热效率要高传热效率要高n n增大传热面积或平均温度差、增大传热系数增大传热面积

28、或平均温度差、增大传热系数都可以达到强化传热的目都可以达到强化传热的目的。的。n n增大传热面积增大传热面积 采用小直径的换热管和扩展表面换热面可增大换热面积。采用小直径的换热管和扩展表面换热面可增大换热面积。管径越小，耐压越高，在同样金属质量下，表面积越大。增大换热表面即改管径越小，耐压越高，在同样金属质量下，表面积越大。增大换热表面即改变设备的结构如新型的螺旋板式、板式和板翅式等换热器都是利用扩展换热变设备的结构如新型的螺旋板式、板式和板翅式等换热器都是利用扩展换热面来强化传热的，因此它们都可以提高传热效率。面来强化传热的，因此它们都可以提高传热效率。n n增大平均温度差增大平均温度差 冷

29、热流体在进出口温度一定的情况下，采用逆流操作冷热流体在进出口温度一定的情况下，采用逆流操作等，可以提高传热效率。等，可以提高传热效率。n n增大传热系数增大传热系数 对于管壳式换热器而言，采用变形的换热管或在管子外对于管壳式换热器而言，采用变形的换热管或在管子外增加翅片增加翅片(如采用螺纹管和外翅片管如采用螺纹管和外翅片管)，在管外设置壳程挡板或管束支撑结构，在管外设置壳程挡板或管束支撑结构，以减少或消除壳程流动与传热的死区，使换热面积得到充分利用，可以增大以减少或消除壳程流动与传热的死区，使换热面积得到充分利用，可以增大传热系数。传热系数。n n对于间壁两侧的传热系数相差较大的场合，在给热系

30、数较小的一侧增加翅片，对于间壁两侧的传热系数相差较大的场合，在给热系数较小的一侧增加翅片，不仅增大了传热面积，又强化了气体流动的湍流强度，提高了传热系数，从不仅增大了传热面积，又强化了气体流动的湍流强度，提高了传热系数，从而使传热速率显著提高。而使传热速率显著提高。n n对于气一气换热器，大多采用两侧都有翅片的换热面，以扩大传热面，缩小对于气一气换热器，大多采用两侧都有翅片的换热面，以扩大传热面，缩小换热器的体积。常用的这类换热器有管式换热器和板翅式换热器等。换热器的体积。常用的这类换热器有管式换热器和板翅式换热器等。n n对于气一液换热器，由于气体侧的给热系数大大低于液体侧，因此，气体侧对于

31、气一液换热器，由于气体侧的给热系数大大低于液体侧，因此，气体侧常用带翅片的换热面，液体侧则多为光壁。常用带翅片的换热面，液体侧则多为光壁。二、换热器操作二、换热器操作n n1.1.开车前准备开车前准备 n n开车前对换热器进行检查：空气是否放净；板片是否装错；通道开车前对换热器进行检查：空气是否放净；板片是否装错；通道是否堵；用电是否安全。是否堵；用电是否安全。n n2.2.开车步骤开车步骤：开启电源送电；开启电源送电；开启管程冷流体进口阀门，记开启管程冷流体进口阀门，记录流体流量；录流体流量；徐徐开启壳程蒸汽进口阀门，维持蒸汽压力不变；徐徐开启壳程蒸汽进口阀门，维持蒸汽压力不变；换热过程中，

32、会有不凝气和冷凝水不断产生，排除换热器内产换热过程中，会有不凝气和冷凝水不断产生，排除换热器内产生的不凝气及冷凝水；生的不凝气及冷凝水；冷流体温度会慢慢升高，记录进出口温冷流体温度会慢慢升高，记录进出口温度；度；检查：两种介质是否串；温度、压力是否突变；运行中不检查：两种介质是否串；温度、压力是否突变；运行中不得禁锢螺栓。得禁锢螺栓。n n3.3.停车停车n n遇到下列情形时，需要停车：两种介质互串；生产能力突然下降；遇到下列情形时，需要停车：两种介质互串；生产能力突然下降；介质大量泄漏；阻力降超过允许值，反冲洗又无效果。介质大量泄漏；阻力降超过允许值，反冲洗又无效果。n n停车顺序：先关蒸汽

33、入口；关冷流体介质入口；关冷流体介质出停车顺序：先关蒸汽入口；关冷流体介质入口；关冷流体介质出口；关冷凝水出口。口；关冷凝水出口。n n冬季放净换热器内全部介质，防止冻坏。设备温度降至室温后，冬季放净换热器内全部介质，防止冻坏。设备温度降至室温后，方可拆卸夹紧螺栓，否则密封垫片易松动。拆卸时要对称，交叉方可拆卸夹紧螺栓，否则密封垫片易松动。拆卸时要对称，交叉进行。要停用几个月时，应放松螺栓，防止垫片变形。进行。要停用几个月时，应放松螺栓，防止垫片变形。三、管壳式换热器的常见故障及排三、管壳式换热器的常见故障及排除方法除方法n n 管壳式换热器流体对管束冲刷、腐蚀，最易导致换热管损坏。在日常的维

34、护中应经常对换热器进行检查，以便及时发现故障，并采取相应的措施进行修理。管壳式换热器的常见故障有管子振动、管壁积垢、腐蚀与磨损、介质泄漏等。1.管子振动管子振动n n管子振动管子振动是管壳式换热器的一种常见故障。引起是管壳式换热器的一种常见故障。引起振动的原因有：管束与泵、压缩机产生的共振；振动的原因有：管束与泵、压缩机产生的共振；流体横向穿过管束时产生的冲击；由于其他综合流体横向穿过管束时产生的冲击；由于其他综合因素影响而引起的振动等。振动对换热器的影响因素影响而引起的振动等。振动对换热器的影响有：管子撞击折流板而被切断；管端与管板连接有：管子撞击折流板而被切断；管端与管板连接处松动而发生泄

35、漏；管子发生疲劳破坏；增大壳处松动而发生泄漏；管子发生疲劳破坏；增大壳程流体的流动阻力等。程流体的流动阻力等。n n对管子振动采取的措施有：在流体人口处前设置对管子振动采取的措施有：在流体人口处前设置缓冲措施防止脉冲；折流板上的孔径与管子外径缓冲措施防止脉冲；折流板上的孔径与管子外径间隙尽量地小；减小折流板间隔，使管子振幅变间隙尽量地小；减小折流板间隔，使管子振幅变小；加大管壁厚度和折流板厚度，增加管子刚性小；加大管壁厚度和折流板厚度，增加管子刚性等。等。2.管壁积垢管壁积垢n n换热管内外壁积垢换热管内外壁积垢产生的后果有：总传热系数下产生的后果有：总传热系数下降，传热效率降低；使换热管的管

36、径，因积垢而降，传热效率降低；使换热管的管径，因积垢而减小，使得流体通过管内的流速增加，造成压力减小，使得流体通过管内的流速增加，造成压力损失增大；积垢导致管壁腐蚀，腐蚀严重时，造损失增大；积垢导致管壁腐蚀，腐蚀严重时，造成管壁穿孔，两种流体混合而破坏正常操作。成管壁穿孔，两种流体混合而破坏正常操作。n n对积垢采取的措施有：掌握物料性质，了解积垢对积垢采取的措施有：掌握物料性质，了解积垢的程度；对某些可净化的流体，在进人换热器前的程度；对某些可净化的流体，在进人换热器前进行净化进行净化(如水处理如水处理)；对于易结垢的流体，应采；对于易结垢的流体，应采用容易检查、拆卸和清洗的结构；定期进行污

37、垢用容易检查、拆卸和清洗的结构；定期进行污垢的清除等。的清除等。n n另外，在满足工艺要求的情况下，尽量采用较紧凑的换热器。n n如果换热器中工作的流体较脏易结垢，要考虑结垢的影响以及清洗的可能性。n n在选用换热器时，还应考虑材料的价格、制造成本、动力消耗费、维修费用和使用寿命等因素，力求使换热器在整个使用寿命期内经济地运行。3.管子泄漏管子泄漏n n 管子泄漏管子泄漏主要原因有介质的冲刷引起的磨损，主要原因有介质的冲刷引起的磨损，导致管壁破裂；介质或积垢腐蚀穿孔；管子振动导致管壁破裂；介质或积垢腐蚀穿孔；管子振动引起管子与管板连接处泄漏。引起管子与管板连接处泄漏。n n 对管子泄漏采取的措

38、施：如果管束中仅有一根对管子泄漏采取的措施：如果管束中仅有一根或数根管子泄漏，可采用堵塞的方法进行修理。或数根管子泄漏，可采用堵塞的方法进行修理。即用做成锥形的金属材料塞在管子两端打紧焊牢，即用做成锥形的金属材料塞在管子两端打紧焊牢，将损坏的管子堵死不用。采用堵管的方法解决管将损坏的管子堵死不用。采用堵管的方法解决管子泄漏现象简单易行，但堵管总数不得超过子泄漏现象简单易行，但堵管总数不得超过1 O1 O，否则将对传热效果产生较大影响。当发生泄漏的否则将对传热效果产生较大影响。当发生泄漏的管子较多时，应采用更换管子的方法进行修理。管子较多时，应采用更换管子的方法进行修理。【项目实训】【项目实训】

39、n n在实训室完成饱和卤水由在实训室完成饱和卤水由2020加热到加热到8080的操作，壳程是的操作，壳程是压力为压力为0.1MPa0.1MPa（表压）的饱和水蒸气。（表压）的饱和水蒸气。n n具体操作：具体操作：n n检查换热器各通道畅通后，送电；检查换热器各通道畅通后，送电；n n打开卤水进口阀门，记录流量；打开卤水进口阀门，记录流量；n n徐徐开启蒸汽进口阀门；徐徐开启蒸汽进口阀门；n n维持蒸汽压力不变，排除换热器内产生的不凝气及冷凝水；维持蒸汽压力不变，排除换热器内产生的不凝气及冷凝水；n n测卤水出口温度，维持在测卤水出口温度，维持在8080；n n维持蒸汽压力恒定。维持蒸汽压力恒定

40、。【项目练习】【项目练习】n n1.如何选择换热器？n n2.简述换热器开车顺序。n n3.简述换热器停车步骤。n n4.简述管壳式换热器的常见故障及排除方法。项目二项目二反应设备反应设备子项目子项目1认识反应釜结构认识反应釜结构n n【项目目标】n n知识目标：掌握反应釜的基本结构；掌握反应釜各部件的名称及用途。n n技能目标：能拆装反应釜。搅拌式反应釜结构搅拌式反应釜结构n n搅拌式反应釜主要由罐体、传热装置、搅拌装置、传动装置构成。一、釜体一、釜体n n釜体由筒体、上封头、下封头组成，主要为物料反应提供反应空间。上封头与筒体连接通过法兰，有椭圆形盖、平盖、碟形盖、锥形盖，其中最常用的是椭

41、圆形盖。封头上安装各种工艺接管。1.进料管进料管n n进料管一般设在顶部，其下端一般成45切口，以防物料沿壁面流动。便于拆装和清洗管子插入料液中，可避免飞溅和对液面的冲击，还可起液封作用常用结构2.出料管出料管n n出料管有上出料管和下出料管两种。下出料管结构 上出料管结构 适用于粘性大或含有固体颗粒的介质 采用压缩空气或其他惰性气体将物料从釜内经压料管压送到下一工序设备。二、传热装置二、传热装置n n反应釜上常用的传热装置有夹套、蛇管、电感应加热、直接蒸汽加热、外部换热器加热等方式。1.夹套结构夹套结构n n用焊接或法兰连接的方式在容器的外侧装设各种形状的结构，使其与容器形成封闭的空间。n

42、n夹套结构有可拆结构和不可拆结构。（a）可拆夹套结构 （b）不可拆夹套结构适用于夹套内盛不清洁介质，需要经常清洗或需要经常检查内筒外表面的场合 适用于清洁流体不锈钢碳钢2.蛇管结构蛇管结构n n当反应釜所需传热面积较大，而夹套传热不能满足要求时，当反应釜所需传热面积较大，而夹套传热不能满足要求时，可增加蛇管传热。可增加蛇管传热。蛇管一般由无缝钢管冷弯成螺旋形盘管，可采用单圈或同心圆组蛇管结构。同心圆组结构各圈蛇管间距t一般取（23d），各层蛇管的垂直距离h一般取（1.52d），d为蛇管外径，蛇管最外圈直径一般取小于筒体内径200300mm。中心圆直径较大、比较笨重或搅拌有振动时，中心圆直径较大

43、、比较笨重或搅拌有振动时，用支架固定蛇管用支架固定蛇管U形螺栓固定 用于剧烈振动的场合 适用于蛇管密排的搅拌设备 适用于膨胀较大的场合 适用于振动较大和管径较大的场合 用于操作压力不大及管径较小的场合 三、搅拌装置三、搅拌装置n n 搅拌装置的作用是使参加反应的各种物料充分搅拌装置的作用是使参加反应的各种物料充分混合，增强物料分子之间的碰撞机率，加快反应混合，增强物料分子之间的碰撞机率，加快反应速率，强化传质与传热效果。速率，强化传质与传热效果。n n1 1、搅拌器形式、搅拌器形式n n桨式搅拌器桨式搅拌器 、推进式搅拌器、推进式搅拌器 、涡轮式搅拌器、涡轮式搅拌器 、框式和锚式搅拌器框式和锚

44、式搅拌器 、螺旋式搅拌器、螺旋式搅拌器 、螺杆式和螺、螺杆式和螺带式搅拌器。其中桨式带式搅拌器。其中桨式 、推进式、推进式 、涡轮式、涡轮式 、框、框式和锚式式和锚式 、螺旋式搅拌器应用最广泛。、螺旋式搅拌器应用最广泛。（a)桨式搅拌器(c)推进式搅拌器(b)涡轮式搅拌器(e)平直叶涡轮圆盘 (f)框式 (g)锚式 (h)螺带式 (i)螺杆式流型流型结构结构尺寸尺寸优点优点 缺点缺点应用应用桨桨式式切线切线流流少量少量轴向轴向流流（折（折叶）叶）平直平直叶和叶和折叶折叶 尺寸较大尺寸较大,直直径为容器直径径为容器直径的的1/24/5,1/24/5,转速转速一般为一般为2080r/min,208

45、0r/min,圆圆周速度在周速度在1.53m/s 1.53m/s 结构简单结构简单,制制造容易造容易 主要产生旋转主要产生旋转方向的液流方向的液流,即便是折叶式即便是折叶式桨式搅拌器桨式搅拌器,所造成的轴向所造成的轴向流动范围也不流动范围也不大大 流体的循环或流体的循环或黏度较高物料黏度较高物料的搅拌的搅拌 推推进进式式轴向轴向流流三瓣三瓣叶片叶片,其螺其螺距与距与桨直桨直径相径相等等 直径较小直径较小,叶叶端速度一般为端速度一般为710m/s,710m/s,最高最高达达15m/s 15m/s 整体铸造整体铸造,加加工方便工方便 焊接时，加工焊接时，加工较困难较困难 黏度低黏度低,流量大流量大

46、 螺螺旋旋式式轴向轴向流流消耗功率比消耗功率比较小较小 高黏度，低转高黏度，低转速，黏度大于速，黏度大于100pas100pas的流体的流体 涡涡轮轮式式剪剪切切流流开式和盘式，开式和盘式，开式：开式：2 2叶叶或或4 4叶叶,盘式：盘式：6 6叶，平直叶，平直叶叶,斜叶和斜叶和弯叶弯叶 直径为容器直径直径为容器直径的的1/31/2,1/31/2,转速转速较高较高,切线速度切线速度约约380m/s380m/s转速转速范围范围300600r/min,300600r/min,当能量消当能量消耗不大时耗不大时,搅拌效率搅拌效率较高较高 桨叶的混合桨叶的混合效果并不理效果并不理想想,只适用于只适用于对

47、混合要求对混合要求不太高的场不太高的场合合与低黏度与低黏度到中等黏到中等黏度流体的度流体的混合混合,液液-液分散液分散,液液-固悬固悬浮浮 框框式式和和锚锚式式切切线线流流直径则与反直径则与反应器直径非应器直径非常接近常接近,其其间距一般只间距一般只有有2550mm.2550mm.外缘形状也外缘形状也是根据釜内是根据釜内壁的形状而壁的形状而定定 在容器壁附近流在容器壁附近流速比其他搅拌器速比其他搅拌器大大,能得到大的能得到大的表面传热系数表面传热系数,固常用于传热固常用于传热,晶析操作晶析操作.也常也常用于搅拌高浓度用于搅拌高浓度淤桨和沉降性淤淤桨和沉降性淤桨桨.搅拌器的搅拌器的转速很低转速很

48、低,叶片端部叶片端部的圆周速的圆周速度为度为0.51.5m/s0.51.5m/s锚式：黏度锚式：黏度在在100pas100pas以以下物体搅拌下物体搅拌 框式：流体框式：流体黏度在黏度在10100pas10100pas2.搅拌器选用搅拌器选用搅拌搅拌器器类型类型流动状态流动状态搅拌目的搅拌目的搅搅拌拌容器容器容积容积/m/m3 3转转速速范范围围/r.min/r.min-1-1最最高高黏黏度度/Pa./Pa.s s对对流流循循环环湍湍流流扩扩散散剪剪切切流流低低黏黏度度混混合合高高黏黏度度混混合合分分散散溶溶解解固固体体悬悬浮浮气气体体吸吸收收结结晶晶传传热热液液相相反反应应浆式浆式 1100

49、0110001005001005005050推进推进式式 1200120010300103002 2涡轮涡轮式式 1100110010300103005050锚式锚式框式框式 1100110011001100100100螺旋螺旋式式 1501500.5500.550100100表中”为适合，空白处为不适合或不允许。3.搅拌附件搅拌附件n n为了改善反应釜内流体的流动状态，常在罐内增设挡板和导流筒等附件。n n 挡板n n挡板可以增大被搅动液体的湍流程度，从而改善搅拌效果。常用于推进式、涡轮式、浆式搅拌器。安装方式有竖和横两种，常用竖挡板；当黏度较高的时候，使用横挡板。流体粘度较小时，挡板紧贴内

50、壁安装 流体粘度较大或含有固体颗粒时，挡板应与壁面保持一定距离 也可倾斜一定角度 导流筒导流筒n n导流筒导流筒是一个上下敞口的圆筒，安装于搅拌器外面，在是一个上下敞口的圆筒，安装于搅拌器外面，在搅拌混合中起导流作用，可提高混合效率；由于限定了循搅拌混合中起导流作用，可提高混合效率；由于限定了循环路径，减少了短路机会。常用于推进式和涡轮式。环路径，减少了短路机会。常用于推进式和涡轮式。n n对于涡轮式或桨式搅拌器，导流筒刚好置于桨叶的上方。对于涡轮式或桨式搅拌器，导流筒刚好置于桨叶的上方。对于推进式搅拌器，导流筒套在桨叶外面或略高于桨叶，对于推进式搅拌器，导流筒套在桨叶外面或略高于桨叶，通常导