《传热换热器》PPT课件.ppt

2-3 热交换器,换热器是化工、石油、动力、食品及其它许多工业部门的通用设备，在生产中占有很重要的地位。 换热器分为混合式、蓄热式和间壁式三种。,混合式式换热（直接接触换热器）,换热方式：热、冷流体直接混合进行热交换,设备：混合式换热器,条件：工艺上允许两流体互相混合,其他：在进行传热的同时往往伴有传质过程,混合式冷凝器,优点：传热效果好，设备结构简单,蓄热式换热和蓄热器,优点：结构简单，且可耐高温。,缺点：设备体积庞大，且不能完全避免两种流体的混合在化工生产中使用得不太多。,通常在生产中采用二个并联的蓄热器交替地使用,间壁式换热和间壁式换热器,热流体通过间壁将热量传递给冷流体，化工中应用极为广泛。 特点: 冷、热两流体被固体壁面隔开，不相混合，通过间壁进行热量的交换。,管式 沉浸式换热器（蛇管式换热器） 喷淋式换热器 套管式换热器 列管式换热器 板式 夹套式换热器 板式换热器 翅片式 翅片管换热器 板翅式换热器 其它类型，如热管。,间壁式换热器的类型,1. 管式换热器的类型 1). 沉浸式 2). 喷淋式 3). 套管式 4). 列管式,).沉浸式蛇管换热器 蛇管多以金属管子弯绕而成，或制成适应容器需要的形状，沉浸在容器中，两种流体分别在管内、外进行换热。,蛇管式换热器,优点：结构简单、便于制造、便于防腐、且能承受高压。 缺点：管外液体的对流传热系数较小，从而总传热系数亦小， 如增设搅拌装置，则可提高传热效果。,).喷淋式换热器,冷水由最上面管子的喷淋装置中淋下，沿管表面下流，而被冷却的流体自最下面管子流入，由最上面管子中流出，与外面的冷流体进行热交换,9,优点：传热效果比沉浸式好，便于检修和清洗。 缺点：占地较大，水滴溅洒到周围环境，且喷淋不易均匀。,).套管式换热器,注意：适当选择两个管径，以使内管与环隙间的流体呈湍流状态，使具有较高的总传热系数，同时也减少垢层的形成。 优点：结构简单、能耐高压、制造方便、应用灵便、传热面易于增减。 缺点：单位传热面的金属消耗量很大，占地较大，故一般适用于流量不大、所需传热面亦不大及高压的场合。,).列管式换热器,又称管壳式换热器 历史悠久，工业上应用最广泛 优点：单位体积所具有的传热面积大，结构紧凑、坚固，传热效果好。能用多种材料制造，适用性强，广泛应用于高温、高压和大型设备。 结构：壳体、管束、管板（又称花板）、 封头（端盖）等。,单程列管换热器,流体流经管束称为流经管程， 该流体称为管程流体；,流体流经管间环隙称为流经壳程， 该流体称为壳程流体。,单程列管式换热器 1外壳 2管束 3、4接管 5封头 6管板 7挡板,换热器内通过管内的流体每通过一次管束称为一个管程；管程数多有利于提高管程流体的流速和对流传热系数，但能量损失增加，传热温度差小，程数以2、4、6程多见。 管外流体每通过一次壳体成为一个壳程。在管外装有折流板（或挡板）可以提高壳程流体的流速，以保持较高的传热系数，折流板形式常用的有弓形和盘环形两种。折流板同时起中间支架作用。,a. 固定管板式换热器,两端管板和壳体制成一体 缺点是清洗和检修困难,由于管内外流体温度不同，管束和壳体的温度也不相同，因此它们的热膨胀程度也有差别。 若两流体的温差较大，就可能由于热应力而引起设备的变形，管子弯曲，甚至破裂或从管板上松脱。 因此，当两流体的温差超过 50 oC 时，就应采取热补偿措施。 补偿的方式有以下三种：,热补偿方法,浮头补偿：换热器两端管板之一不固定在外壳上（此端称为浮头），当管子受热或受冷时，连同浮头一起自由伸缩，而与外壳的膨胀无关。,补偿圈补偿：在外壳上焊上一个补偿圈。当外壳和管子热胀冷缩时，补偿圈发生弹性形变，防止壳体和管束受热膨胀不同导致的设备变形、管子扭弯或松脱。,U形管补偿：将管子两端都固定在同一管板上，每根管子都弯成形，可以自由伸缩，与其他管子和外壳无关。,a.补偿圈补偿：在外壳上焊上一个补偿圈。当外壳和管子热胀冷缩时，补偿圈发生弹性形变，防止壳体和管束受热膨胀不同导致的设备变形、管子扭弯或松脱。,b.浮头式换热器：有一端管板不与外壳连为一体，可以沿轴自由浮动，此端称为浮头，当管子受热或受冷时，连同浮头一起自由伸缩，而与外壳的膨胀无关。,c. U型管换热器：每根管子都弯成形 将管子两端都固定在同一管板上，每根管子可以自由伸缩，与其他管子和外壳无关。,2、板式换热器 板式换热器是以板壁为换热壁的换热器，常见的有1)夹套式、2) 螺旋板式 和 3)平板式三种。,夹套装在容器外部，在夹套和器壁间形成密闭空间，作为流体通道。,1). 夹套式换热器,结构简单，主要用于反应器的加热或冷却。适于传热量不大的场合，为提高传热性能，可在容器内安装搅拌器，使器内液体作强制对流。,注意事项： 当用蒸汽进行加热时， 蒸汽由上部接管进入 夹套，冷凝水由下部 接管中排出。 用于冷却时，则冷却水由下部进入，由上部流出。 由于夹套内部清洗困难，故一般用不易产生垢层的水蒸汽、冷却水等作为载热体。,).夹套式换热器,). 螺旋板式换热器,优点：结构紧凑，单位体积提供的传热面积大，总传热系数较大，传热效率高，不易堵塞。,缺点：操作压力和温度不能太高，流体阻力大，不易检修。,). 螺旋板式换热器,).平板式换热器,由一组长方形的薄金属板平行排列、夹紧组装于支架上而构成。 每块金属板面冲压成凹凸规则的波纹。,增强刚度，不致受压变形； 增强液体的湍动程度，增大传热面积，亦利于流体的均匀分布。,冷、热流体交替地在板片两侧流过，通过金属板片进行换热。,它们的位置在相邻板上是错开的，以分别形成两流体的通道。,两个圆孔和板面上的流道相通，另外两个圆孔则不相通，,每块板的四个角上，各开一个圆孔,).平板式换热器,).平板式换热器,总传热系数高，污垢热阻较小； 结构紧凑，单位体积设备提供的传热面积大； 操作灵活性大，可调节板片数目以增减传热面积或调节流道适应冷、热流体流量和温度变化； 加工制造容易、检修清洗方便、热损失小。,缺点： 允许操作压力较低，不能超过1961kPa，否则容易渗漏； 操作温度不能太高，因受垫片耐热性能的限制； 处理量不大，因板间距小，流道截面较小，流速不能过大。,优点：,).平板式换热器,3.翅片式换热器 ).翅片管换热器 ).板翅式换热器,).翅片管换热器,构造特点：在管子表面上装有径向或轴向翅片,装置翅片，既可扩大传热面积，又可增加流体的湍动，从而提高换热器的传热效果,通常，当两种流体的对流传热系数之比为3：1或更大时，宜采用翅片式换热器,翅片管换热器,翅片管换热器,).板翅式换热器,在两块平行的薄金属板(平隔板)间，夹入波纹状的金属翅片，两边以侧条密封，组成一个单元体,优点：结构轻巧、紧凑、传热效率高 缺点：流道小，容易阻塞，清洗检修困难,4. 热管换热器,选择换热器时需要考虑,冷、热流体的流量、进出口温度、操作压力等； 冷、热流体的物性参数、工艺特点、腐蚀性、悬浮物含量； 价格