换热器培训-文档资料

1、1换换 热热 器器 基基 础础 知知 识识郑占利2目录换换 热热 器器 的的 分分 类类3 1常常 用用 换换 热热 器器 的的 结结 构构 特特 点点2常用换热器基本参数和型号表示方法常用换热器基本参数和型号表示方法3 3管管 壳壳 式式 换换 热热 器器 常常 用用 材材 料料43目录管壳式换热器常见故障及处理方法管壳式换热器常见故障及处理方法3 5管壳式换热器检修程序及注意事项管壳式换热器检修程序及注意事项6强化管壳式换热器传热的途径强化管壳式换热器传热的途径3 7管壳式换热器常用防腐方法及原理管壳式换热器常用防腐方法及原理84概 述“换热器”(Heat exchanger)是热交换器的

2、简称。使热量从热流体传递到冷流体的设备称为换热设备。它不仅是石油、化工、动力、轻工、食品和原子能等许多工业部门所广泛应用的工艺设备，也是重要的节能设备之一。据统计，在石油炼制和石油化工装置中，换热器约占装置工艺设备总重量的40 、投资的20 左右（不包括空气冷却器）。随着石油炼制和化工工业的发展，国内外对换热器无论从设计、制造、结构改进到传热机理的试验研究一直都在进行。各种新型、高效换热器在不断出现。5第一章第一章 换热器分类换热器分类换热器分类换热器分类使用材料种类分类使用材料种类分类 n 金属材料换热器金属材料换热器n 非金属材料换热非金属材料换热器器 传热方式分类传热方式分类n混合式换热

3、器混合式换热器n蓄热式换热器蓄热式换热器n间接式换热器间接式换热器6 混合式换热器混合式换热器 混合式换热器混合式换热器热 流 体冷 流 体热 流 体冷 流 体7蓄热式换热器蓄热式换热器蓄热式换热器蓄热式换热器冷流体载流体热流体冷流体热流体8间接式换热器间接式换热器最常见为管壳式换热器t2t1管 板壳 体t2t1折 流 板管 子9第一章第一章 换热器的分类换热器的分类 间接式 换热器管式换热器管式换热器板面式换热器板面式换热器 扩展表面式扩展表面式换热器换热器 10第一章第一章 换热器的分类换热器的分类套管式换热器套管式换热器螺旋管式螺旋管式换热器换热器管壳式换热器管壳式换热器 管式换热器管式

4、换热器11第一章第一章 换热器的分类换热器的分类2311- 型肘管；2- 内管；3- 外管 套管式换热器套管式换热器 12第一章第一章 换热器的分类换热器的分类壳侧入口壳侧出口壳体传热管入口管出口管RminDHminRtDHmaxRmax螺旋管式换热器螺旋管式换热器13第一章第一章 换热器的分类换热器的分类板面式换热器板式换热器板式换热器螺旋板式螺旋板式换热器换热器板壳式板壳式换热器换热器14第一章第一章 换热器的分类换热器的分类热 流 体冷 流 体热 流 体冷 流 体板式换热器流动示意图板式换热器流动示意图15第一章第一章 换热器的分类换热器的分类热流体冷流体热流体冷流体冷流体热流体螺旋板式

5、换热器螺旋板式换热器16第一章第一章 换热器的分类换热器的分类滚焊填焊滚焊1515(a)板条基本元件 金属窄条(b)卡圈(c)(d) 板壳式换热器的基本元件与组合板壳式换热器的基本元件与组合17第一章第一章 换热器的分类换热器的分类扩展表面式扩展表面式换热器换热器板翅式换热器板翅式换热器 管翅式换热器管翅式换热器 强化的传热管强化的传热管 18第一章第一章 换热器的分类换热器的分类板翅式换热器板翅式换热器19第一章第一章 换热器的分类换热器的分类管翅式换热器翅片管管翅式换热器翅片管20第一章第一章 换热器的分类换热器的分类(a)(b)管翅式换热器内翅片管管翅式换热器内翅片管21第一章第一章 换

6、热器的分类换热器的分类强化的传热管螺旋槽纹管强化的传热管螺旋槽纹管22第一章第一章 换热器的分类换热器的分类强化的传热管横纹管强化的传热管横纹管 23第一章第一章 换热器的分类换热器的分类釜式釜式重沸器重沸器 固定固定管板式管板式 浮头式浮头式 U形形管式管式 填料填料函式函式 管壳式换热器管壳式换热器按其结构特点分成按其结构特点分成管壳式换热器是间接式换热器的一种是最为常用的换热器 24第二章第二章 常用换热器的结构特点常用换热器的结构特点v (a)固定管板式换热器固定管板式换热器 管板与壳体焊接在一起管板与壳体焊接在一起,不能从壳体上拆卸下来不能从壳体上拆卸下来.优点：优点：结构比较简单，

7、紧凑，造价结构比较简单，紧凑，造价低，应用广泛。低，应用广泛。缺点：缺点：管外不能采用机械法进行清洗，管外不能采用机械法进行清洗，要求壳程液体必须清洁，要求壳程液体必须清洁，不易结垢或不易对壳体造成腐蚀不易结垢或不易对壳体造成腐蚀25第二章第二章 常用换热器的结构特点常用换热器的结构特点v (b)浮头式换热器浮头式换热器两端管板中只有一端与壳体固定，另一端可相对壳自两端管板中只有一端与壳体固定，另一端可相对壳自由移动，称为浮头。分为内浮头式和外浮头式两种。由移动，称为浮头。分为内浮头式和外浮头式两种。 内浮头式优点：内浮头式优点：能在较高温差和压差下工作，管间和管内清洗方便，易结垢的流体。内浮

8、头缺点：内浮头缺点：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，且浮头端盖在操作中无法检查，制造时对密封要求较高。26第二章第二章 常用换热器的结构特点常用换热器的结构特点v(c)U形管式换热器形管式换热器将换热管弯成将换热管弯成U形，管子两端固定在同一管板上，与浮头式换热器比省了形，管子两端固定在同一管板上，与浮头式换热器比省了浮头浮头,但管束与壳体间仍可自由伸缩，管束与壳体间不会有温差应力产生。但管束与壳体间仍可自由伸缩，管束与壳体间不会有温差应力产生。 优点：优点：结构简单，价格便宜，承压能力强，适用于管壳壁温差较大或壳程介质易结垢，又不适宜采用浮头式和固定管板式的场合。

9、缺点：缺点：加工困难加工困难 ，清洗困难，拆修更管清洗困难，拆修更管不方便。不方便。 27第二章第二章 常用换热器的结构特点常用换热器的结构特点v(d)填料函式换热器填料函式换热器换热器的浮头部分与壳体之间换热器的浮头部分与壳体之间利用填料函密封利用填料函密封优点：优点：加工制造方便，节省材料，造价比较低廉，管束从壳体内可以抽出，管内、管间都能进行清洗，维修方便。缺点：缺点：填料处易产生泄漏，适用于4MPa以下的工作条件,不适用于易挥发、易燃、易爆、有毒及贵重介质，使用温度也受填料的物性限制。28第二章第二章 常用换热器的结构特点常用换热器的结构特点v (e)填料函分流式换热器填料函分流式换热

10、器优点：优点：可用机械法清洗，结构较浮头式可用机械法清洗，结构较浮头式简单，造价比浮头式换热器低。简单，造价比浮头式换热器低。加工方便，节省钢材。填料函处加工方便，节省钢材。填料函处泄漏能及时发现泄漏能及时发现,检修清洗方便。检修清洗方便。壳程开口为一个进口两个出口壳程开口为一个进口两个出口 ，壳程流体靠自然分流，壳程流体靠自然分流流至两个出口流至两个出口 ， 故称之为分流式换热器。故称之为分流式换热器。 缺点：缺点：壳程介质有外漏可能，壳程压力壳程介质有外漏可能，壳程压力不宜过高不宜过高,不宜处理易挥发、易燃、不宜处理易挥发、易燃、易爆、有毒及贵重介质。使用温易爆、有毒及贵重介质。使用温度受

11、到填料性能影响度受到填料性能影响,一般不超过一般不超过315。 29第二章常用换热器的结构特点第二章常用换热器的结构特点(f)釜式重沸器釜式重沸器俗称俗称“大肚子重沸器大肚子重沸器”系带有蒸发空间的加热器系带有蒸发空间的加热器优点：优点：清洗维修方便，可处理不清洁、易结垢的介质，并能承受高温、高压。 缺点：必须保证缺点：必须保证壳程液体介质有足够的蒸发空间。 30第二章第二章 常用换热器的结构特点常用换热器的结构特点管壳式换热器的结构种类虽然繁多,通常将其总成分成:前端管箱前端管箱壳壳 体体后端结构后端结构(包括管束包括管束)31第二章第二章 常用换热器的结构特点常用换热器的结构特点32管壳式

12、换热器型号的表示方法管壳式换热器型号的表示方法33第二章常用换热器的结构特点第二章常用换热器的结构特点结构部件的英文代号结构部件的英文代号A- 平盖管箱（可拆盖板实现不拆卸管箱就检修换热管的工作）平盖管箱（可拆盖板实现不拆卸管箱就检修换热管的工作）B- 封头管箱（无可拆盖板）封头管箱（无可拆盖板）C- 用于可拆管束与管板制成一体的管箱用于可拆管束与管板制成一体的管箱N- 与管板制成一体的固定管板管箱与管板制成一体的固定管板管箱D- 特殊高压管箱（用于高压换热器的螺纹锁紧环管箱）特殊高压管箱（用于高压换热器的螺纹锁紧环管箱）E- 单程壳体（一般换热器上使用）单程壳体（一般换热器上使用）F- 具有

13、纵向隔板的双程壳体（双壳程换热器上使用）具有纵向隔板的双程壳体（双壳程换热器上使用）G- 分流壳体（一进一出，壳体中间有纵向隔板）分流壳体（一进一出，壳体中间有纵向隔板）H- 分流壳体（两进两出，壳体中间有纵向隔板）分流壳体（两进两出，壳体中间有纵向隔板）I- U型管式换热器壳体型管式换热器壳体J-无隔板分流（或冷凝器）壳体（一进两出，无隔板自然分流）无隔板分流（或冷凝器）壳体（一进两出，无隔板自然分流）K- 釜式重沸器壳体釜式重沸器壳体O- 外导流壳体外导流壳体LMN- 与前端管箱头形式与前端管箱头形式ABC相似的固定管板结构相似的固定管板结构P- 外填料函式浮头外填料函式浮头 S- 钩圈式

14、浮头钩圈式浮头T- 抽式浮头抽式浮头 U- U形管束形管束W- 带套环填料函式浮头带套环填料函式浮头34第三章浮头式换热器、冷凝器和第三章浮头式换热器、冷凝器和U U 形管式换热形管式换热器标准系列基本参数和型号表示方法器标准系列基本参数和型号表示方法浮头式换热器、冷凝器和浮头式换热器、冷凝器和U 形管式换热器型号形管式换热器型号符合符合GB151 钢制管壳式换热器钢制管壳式换热器 标准。举例如下：标准。举例如下：BIU8OO- -165-4Iu公称直径公称直径800mm 的封头管箱的封头管箱U 形管换热器，形管换热器，u管程设计压力为管程设计压力为4MPa ,u壳程设计压力为壳程设计压力为2

15、 .5MPa u公称换热面积为公称换热面积为165m2 ；u换热管直管段长度为换热管直管段长度为6m ，u换热管外径为换热管外径为25mm ，u换热管精度等级为换热管精度等级为I 级，管程数为四。级，管程数为四。BIU8OO-5 . 20 . 4 -165-256-4I AES400-1.6-20-193-2 u公称直径公称直径400mm 的平盖管箱，的平盖管箱，u钩圈式浮头式换热器。钩圈式浮头式换热器。u管壳程设计压力均为管壳程设计压力均为1 .6MPa 。u公称换热面积为公称换热面积为20 m2 ，u换热管直管段长度为换热管直管段长度为3米，换热管外径为米，换热管外径为19mm ，u换热管

16、精度等级为换热管精度等级为 级，级，u管程数为二管程。管程数为二管程。35第三章浮头式换热器、冷凝器和第三章浮头式换热器、冷凝器和U U 形管式换热形管式换热器标准系列基本参数和型号表示方法器标准系列基本参数和型号表示方法在诸多类型的换热器中，炼油厂使用最多的是在诸多类型的换热器中，炼油厂使用最多的是管壳式换热器中的管壳式换热器中的 它们的型式与参数已由部颁标准它们的型式与参数已由部颁标准 JB / T4714 浮头式换热器和冷凝器型式与基本参数浮头式换热器和冷凝器型式与基本参数 和和JB / T47 17 U 型管式换热器型式与基本参数型管式换热器型式与基本参数 加以规定，加以规定，这给这给

17、、和和都带来了极大的方便。都带来了极大的方便。 36第三章浮头式换热器、冷凝器和第三章浮头式换热器、冷凝器和U U 形管式换热形管式换热器标准系列基本参数和型号表示方法器标准系列基本参数和型号表示方法基本参数公公 称称 直径直径公称传热面积公称传热面积管管 程程壳壳 程程钢板卷制壳体钢板卷制壳体以圆筒内直径（以圆筒内直径（mm）作为公称直径）作为公称直径;钢管制壳体钢管制壳体以钢管外径（以钢管外径（mm）作为公称直径。）作为公称直径。 以换热管外径为基准，扣除伸人管板内的换热管以换热管外径为基准，扣除伸人管板内的换热管长度后，对所有换热管的外表面积求和，长度后，对所有换热管的外表面积求和，经圆

18、整得到的总面积。经圆整得到的总面积。指介质流经换热管内的通道及与其相贯通的部分。指介质流经换热管内的通道及与其相贯通的部分。 指介质流经换热管外的通道及与其相贯通的部分。指介质流经换热管外的通道及与其相贯通的部分。 37第四章管壳式换热器常用材料第四章管壳式换热器常用材料换热管换热管 法兰盖、法兰盖、管板大法兰管板大法兰管箱管箱和壳体和壳体l换热器管箱和壳体换热器管箱和壳体材料的选择原则、钢材料的选择原则、钢材标准、热处理状态材标准、热处理状态及许用应力值均按及许用应力值均按GB150 “钢制压力容钢制压力容器器”中有关材料章节中有关材料章节的规定。的规定。 l可用可用20R 、16MnR等压

19、力容器用钢板等压力容器用钢板 l选用碳素钢和低合选用碳素钢和低合金钢锻件金钢锻件 l碳素钢或低合金钢碳素钢或低合金钢加不锈钢衬层加不锈钢衬层 l不锈钢板不锈钢板l一般可按使用条件一般可按使用条件选用国标有关规定中选用国标有关规定中的冷拔管。的冷拔管。 38第四章管壳式换热器常用材料第四章管壳式换热器常用材料螺栓和螺母螺栓和螺母 垫垫 片片其他零部件其他零部件 l螺栓用钢应符合螺栓用钢应符合GB150 有关材料章有关材料章节的规定；节的规定；l碳素钢螺栓一般按碳素钢螺栓一般按GB3098.1 一一82 紧固件机械性能紧固件机械性能螺栓、螺钉和螺柱螺栓、螺钉和螺柱 选用；选用；l螺栓和螺母应根据螺

20、栓和螺母应根据介质的情况和压力、介质的情况和压力、温度等工况选取。温度等工况选取。 l可按可按JB / T4718 管壳式换热器用管壳式换热器用金属包垫片金属包垫片、 lJB / T4719 管管壳式换热器用缠绕壳式换热器用缠绕垫片垫片 、lJB / T4720 管管壳式换热器用非金壳式换热器用非金属垫片属垫片 的规定选的规定选用。用。l管束附件根据管束附件根据换热管的材质选换热管的材质选用普通碳素钢板用普通碳素钢板Q235 一一A和不和不锈钢。锈钢。 l鞍座垫板的材鞍座垫板的材料应与与之相焊料应与与之相焊接的壳体材料相接的壳体材料相同同 。39第五章管壳式换热器常见故障第五章管壳式换热器常见

21、故障及处理方法处理方法 1换热器操作不稳定换热器操作不稳定,温度、压力波动引起温度、压力波动引起 2螺栓紧固力不均匀或螺栓应力松弛螺栓紧固力不均匀或螺栓应力松弛 3密封垫片损坏、偏斜密封垫片损坏、偏斜4法兰密封面偏斜、有划痕或被损坏法兰密封面偏斜、有划痕或被损坏 5管线安装有偏差，强行连接管线安装有偏差，强行连接 6垫片选择不适当垫片选择不适当1 1法兰、垫片法兰、垫片泄漏产生原因泄漏产生原因40第五章管壳式换热器常见故障第五章管壳式换热器常见故障及处理方法处理方法 1保证温度、压力稳定，不超温、超压运行保证温度、压力稳定，不超温、超压运行 2密封面如有划痕等更换法兰或研磨密封面密封面如有划痕

22、等更换法兰或研磨密封面3安装如倾斜需调整管线，重新安装法兰安装如倾斜需调整管线，重新安装法兰4按受力对称点位按受力对称点位 均匀坚固螺栓均匀坚固螺栓1 1法兰、垫片法兰、垫片泄漏处理方法泄漏处理方法41第五章管壳式换热器常见故障第五章管壳式换热器常见故障及处理方法及处理方法原因原因处理方法处理方法换热管穿孔或换热管穿孔或开裂，焊接接头开裂，焊接接头产生裂纹产生裂纹2 2腐蚀腐蚀引起管束失效引起管束失效 管束修理方管束修理方法法故障故障42第五章管壳式换热器常见故障第五章管壳式换热器常见故障及处理方法及处理方法 3由介质流动诱导振动引起由介质流动诱导振动引起管束失效管束失效碰撞破坏碰撞破坏 折流

23、板处折流板处换热管换热管切开切开 换热管与换热管与管板的连管板的连接处破坏接处破坏 材料缺陷材料缺陷扩展扩展 43第五章管壳式换热器常见故障第五章管壳式换热器常见故障及处理方法及处理方法换热效率下降换热效率下降 增加热阻、增大压降增加热阻、增大压降 换热面积减少换热面积减少 介质通道堵塞介质通道堵塞4结垢引起管束失效结垢引起管束失效44第五章管壳式换热器常见故障第五章管壳式换热器常见故障及处理方法及处理方法操作条件不当或介质改变 维修不当 45第五章管壳式换热器常见故障第五章管壳式换热器常见故障及处理方法及处理方法3、更换管束 2、更换换热管1、堵管堵管46第六章管壳式换热器常规第六章管壳式换

24、热器常规检修程序及注意事项检修程序及注意事项1 1对管、壳程清洗对管、壳程清洗 4 4更换法兰垫片等更换法兰垫片等 3 3对损坏换热管、对损坏换热管、零件进行修复更换零件进行修复更换 换热器检修换热器检修的主要任务的主要任务 2 2检查换热管胀口及检查换热管胀口及其它连接处严密性其它连接处严密性 1 1对管、壳程清洗对管、壳程清洗 4 4更换法兰垫片等更换法兰垫片等 3 3对损坏换热管、对损坏换热管、零件进行修复更换零件进行修复更换 换热器检修换热器检修的主要任务的主要任务 2 2检查换热管胀口及检查换热管胀口及其它连接处严密性其它连接处严密性 47第六章管壳式换热器常规第六章管壳式换热器常规

25、检修程序及注意事项检修程序及注意事项浮头管壳式换热器为例,其检修顺序如下: 拆外浮头盖、拆外浮头盖、管箱及法兰管箱及法兰 停气吹扫、准备工具 拆小浮头拆小浮头 抽管束抽管束 安装管束安装管束 安装管箱、试安装管箱、试压胎具及试压压胎具及试压法兰，壳体接法兰，壳体接管法兰加盲板管法兰加盲板 试压（试压（A ）检查管口检查管口及换热管及换热管 壳程注水，壳程注水，配试压管线配试压管线 拆试压浮头，拆试压浮头，装小浮头及装小浮头及盲板盖盲板盖 外观检查和无外观检查和无损检验、清扫损检验、清扫 准备垫片、准备垫片、盲板及盲板及 试压胎具试压胎具 管程注水，管程注水，装配试压装配试压管线管线 试压（试压

26、（B ）检）检查小浮头垫片查小浮头垫片及管束及管束 壳程注水，试壳程注水，试压（压（C）检查壳）检查壳体密封体密封 安装安装外头盖外头盖 拆除盲板，拆除盲板，填写检修卡填写检修卡片片 管箱接管管箱接管法兰加盲法兰加盲板板 48第六章管壳式换热器常规第六章管壳式换热器常规检修程序及注意事项检修程序及注意事项用试压法检查用试压法检查固定管板式固定管板式换热器的试压换热器的试压浮头式管壳式浮头式管壳式换热器的试压换热器的试压初步检查试压法初步检查试压法 试压用浮头试压法试压用浮头试压法 49第六章管壳式换热器常规第六章管壳式换热器常规检修程序及注意事项检修程序及注意事项污垢污垢基本形式基本形式 3

27、3生物污生物污垢粘附垢粘附 1 1碳氢凝聚物碳氢凝聚物沉积沉积 2 2无机盐类的无机盐类的沉积沉积 50第六章管壳式换热器常规第六章管壳式换热器常规检修程序及注意事项检修程序及注意事项1 1人工清洗人工清洗 2机械清洗法清洗清洗冷换设备冷换设备主要方法主要方法 4 4超高压水超高压水射流清洗射流清洗3 3化学清洗化学清洗51第七章强化管壳式换热器第七章强化管壳式换热器传热的途径传热的途径强化管壳式换热器传热的三大途径 增大增大传热系数传热系数c c增大平均增大平均温度差温度差b b增大增大传热面积传热面积 a52金属腐蚀金属腐蚀 化学腐蚀化学腐蚀电化学腐蚀电化学腐蚀 金属的高温金属的高温氧化及

28、脱碳氧化及脱碳 第八章管壳式换热器常用第八章管壳式换热器常用防腐方法及原理防腐方法及原理氢腐蚀氢腐蚀 53第八章管壳式换热器常用第八章管壳式换热器常用防腐方法及原理防腐方法及原理电化学腐蚀必备的三个条件电化学腐蚀必备的三个条件 同一金属上同一金属上存在不同电位存在不同电位部分或不同部分或不同金属之间存在金属之间存在电位差电位差 阴极和阳极阴极和阳极相互连接相互连接 阳极和阴极阳极和阴极处在互相联通的处在互相联通的电解质溶液中电解质溶液中 54第八章管壳式换热器常用第八章管壳式换热器常用防腐方法及原理防腐方法及原理均匀腐蚀均匀腐蚀选择性腐蚀选择性腐蚀冲刷腐蚀冲刷腐蚀缝隙腐蚀缝隙腐蚀接触腐蚀接触腐蚀15263晶间腐蚀晶间腐蚀7孔蚀孔蚀4应力腐蚀破裂应力腐蚀破裂8换热器腐蚀破坏的类型 55第八章管壳式换热