第六章 换热设备 Heat Exchanger
概述 Introduction
换热设备的应用 Application
换热设备:使热量从热流体传递到冷流体的设备。
在化工厂中,换热设备的投资约占总投资的10—hell-and plate
由若干板束放在一壳体中构成,介于管壳式和板式之间的一种换热器。
优:传热效率高于管壳式,构造紧凑,易清洗。
缺:制造复杂,焊接规定高。
伞板式换热器 bevel-plate
伞形板替代平形板。
优:制造相对简朴,成本低,板间易密封,传热效率较高,构造紧凑。
缺:流道小,易堵塞,不易解决较脆介质。
其她型式换热器
指某些特殊构造换热器,
石墨换热器 graphite
用一种不渗入性石墨制造的换热器,
优:良好的耐腐蚀性和传热性能
缺:石墨抗拉,抗弯强度较低,易脆裂,构造中采用实替块。
合用:腐蚀性强的液体和气体。
有管壳式,块式,板式等。
聚四***乙烯换热器 Teflon
有管壳式和沉浸式两种,
优:构造紧凑,耐腐蚀
缺:机械强度和导热性能差
合用:温度<1500C, 压力<.
C. 热管换热器 heat pipe
热管的管子内部有用特定材料制的多孔毛细构造和载热介质.
将管内抽成一定负压后,充以适量的工作液体,使紧贴管内壁的吸液芯毛细多孔材料中布满液体后,加以密封.
当热管一端受热时,毛细芯中液体蒸发汽化,.
优:构造简朴,重量轻,极小温差下,较高的传热能力,输送效率高(90%)
缺:
合用:工业尾气余热回收.
换热器选型 Selection of heat exchanger types
考虑因素: 流体性质,腐蚀性,热敏性,
清洗,维修的规定
材料价格
使用寿命
管壳式换热器 Shell-and-Tube Heat Exchanger
特点:构造结实,操作弹性大,适应性强
解决能力大,可靠限度高,应用广泛.
基本类型
分五类
固定管板式换热器 fixed tubesheet
二端管板采用焊接措施与壳体连接固定.
优:构造紧凑简朴,制导致本低,承受较高压力.
缺:壳程难清洗,产生较大热应力.
合用:壳体与管子温差小,壳程不易结垢,
温差大时,壳体中设立膨胀节等挠性元件.
浮头式换热器 floating-head
二端管板中,一端管板与壳体的筒体固定,另一端可相对壳体自由移动.
优:管间,管内可清洗,无热应力
缺:构造复杂,造价高,材料消耗多,密封规定高.
合用:温差较大,壳程介质易结垢.
U形管式换热器 U-tube
只有一块管板,管束由多根U形管构成.
优:构造比较简朴,承压能力强,不产生热应力,
缺:最内层管间距较大,管板运用率低
合用:温差较大,壳程介质易结垢需清洗,不适宜采用浮头式和固定管板式.
填函式换热器 outside-packed
与浮头式相似,只是浮头露在壳体以外,与壳体之间用填料函式密封.
优: 构造较浮头式简朴,加工以便,造价较低,管内外都可清洗.
缺: 填料处易泄漏
合用:4MPa如下工作条件,现已很少采用
釜式重沸器 kettle reboiler
管束可以是:浮头式,U形管式,固定管板式
特: 壳体上都设立一种蒸发空间.
管壳式换热器构造 structure
通道:管程-流体流经管内的通道及其相连部分
壳程-流体流经管外的通道及其相连部分
管程构造 structure of tube side
(1)换热管 tube
[1]型式:光管,翅片管,螺旋槽管,螺纹管
[2]尺寸: 外径*壁厚
无缝钢管: 19*2, 25*, 38*
不锈钢管; 25*2, 38*
管长原则(m):, , , , , .
[3] 材料: material
碳素钢,低合金钢,不锈钢,铜
非金属管: 石墨,聚四***乙烯
[4] 排列形式及中心距 arrangement and pitch
排列形式: 正三角形,转角正三角形,正方形,转角正方形
中心距: 保证管间有足够强度和宽度, 留有清洗通道
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