化工原理课程设计热交换器ppt课件

1、热交换设备热交换设备换热器换热器1 1 换热器的类型换热器的类型一一. 夹套式夹套式用于反响器的加热或冷却，加热剂或冷却剂在夹套内经过间壁与反响器内的物料进展换热。用蒸汽进展加热时，蒸汽高进低出。当冷却时，冷却水从下部进入，而由上部流出。为提高器内物料一侧的给热系数，可在器内设置搅拌器，使容器内的流体作强迫对流。 二二. 管式换热器管式换热器1.蛇管式换热器蛇管式换热器1.直接混合；2.蓄热式；3.间壁式1. 沉浸式蛇管换热器沉浸式蛇管换热器构造：由肘管衔接的直管，或由盘成螺旋状的弯管所组成。蛇管外形主要决议于容器外形。将蛇管浸没于容器中，即构成蛇管式换热器。当管内通入液体载热体时，应从蛇管的

2、下部通入，当管内通入蒸汽加热时，应从蛇管的顶部通入，冷凝水经蛇管下部的疏水器排出。优点：构造简单，能接受高压；缺陷：管外流体给热系数小，为强化传热，可在器内安装搅拌器。 2.喷淋式换热器喷淋式换热器喷淋式换热器的最大优点是便于检修和清洗，对冷却水水质可以适当降低。用作冷却器。将蛇管成排地固定在钢架上，被冷却流体在管内流动，冷却水由管上方的喷淋安装经过齿型堰板均匀喷洒在蛇管外表而流下，最后搜集于排管的底盘内。2.2.套管式换热器套管式换热器优点：构简单，能接受较高压力，运用灵敏；缺陷：耗材多，占地面积大，难以构成很大的传热面积，故普通适宜于流体流量不大、传热负荷较小的场所。构造：直径不同的金属管

3、装配成的同心套管。可根据换热要求串联运用。程数可依传热面积的大小而增减，并可数排并列。冷、热流体普通呈逆流流动，平均传热温差大，并可到达较高的流速，构成湍流，具有较高的传热系数。3.列管式列管式1). 固定管板式固定管板式列管式换热器 工业上运用最广泛的一种换热设备优点：单位体积的传热面积、处置才干和操作弹性大，顺应才干强，尤其在高温、高压和大型安装中采用更为普遍。构造：管束与焊接在壳体的两端管板衔接。在壳体内，沿管长方向安装有假设干块折流挡板；优点：构造简单、紧凑、造价廉价；缺陷：管外不能机械清洗，管板、管子和壳体都是刚性衔接，当管壁和壳壁的温度相差较大时，会产生很大的热应力，甚至将管子从管

4、板上拉脱。处理方法补偿圈(或称膨胀节)。 2).U型管式型管式优点：管子受热受冷可以自在伸缩，而与壳体无关。构造比较简单，管束可以拔出清洗。缺陷：管内的机械清洗困难，只能走清洁流体。 构造：管子弯制成U型，U型管的两头固定在同一块管板上，与管板衔接的封头内用隔板隔成两室。3).浮头式浮头式构造：一块管板与壳体固定，另一块管板可以在壳体内来回活动，并衔接一浮头，当管束受热受冷时即可自在伸缩。浮头式换热器各有一个内浮头和一个外浮头。优点：有良好的热补偿性能，管束可从壳体中拔出清洗；缺陷：构造复杂，造价较高。 4-7-2 4-7-2 列管换热器的设计和选用列管换热器的设计和选用一一. 列管换热器设计

5、时应思索的问题列管换热器设计时应思索的问题1.流体流道的选择流体流道的选择(1) 不清洁或易结垢的物料该当流过易于清洗的一侧，对于直管管束，普统统过管内，直管内易于清洗；(2) 需经过增大流速提高 h 的流体应选管程，因管程流通截面积小于壳程，且易采用多程来提高流速；(3) 腐蚀性流体宜走管程，以免管束和壳体同时受腐蚀；(4) 压力高的流体宜选管程，以防止壳体受压；(5) 饱和蒸汽宜走壳程，冷凝液易于排出，其 h 与流速无关；(6) 被冷却的流体普通走壳程，便于散热；(7) 粘度大、流量小的流体宜选壳程，因壳程的流道截面和流向都在不断变化，在 Re100 即可到达湍流。2.流体流速选择流体流速

6、选择平安性；强化传热平安性；强化传热()；结垢；压降；结垢；压降(操作费用操作费用)。3.流体两端温度确实定，确定热负荷流体两端温度确实定，确定热负荷冷热流体进出口温度由工艺条件给定。加热剂：由产生加热剂设备情况及能量利用确定冷却水：进口由当地气候条件估算，通常t2-t1=510 ，详细值根据水源情况确定。4.估算传热面积估算传热面积K0的估算的估算5.管程数，管子规格和陈列方式管程数，管子规格和陈列方式管子规格：直径有管子规格：直径有192mm、 252.5mm；选用长度：；选用长度：1.5m、2m、3m、6m等。等。换热管与壳径换热管与壳径(L/D)之比：之比：L/D=46。换热管陈列：正

7、三角形、正方形直排、正方形错排、同心圆换热管陈列：正三角形、正方形直排、正方形错排、同心圆陈列。陈列。管间距：胀接法，管间距：胀接法，t=(1.31.5)d0,且且t(d0+6)；焊接法，；焊接法，t=1.25d0。管程和壳程数确实定管程和壳程数确实定在规范系列中管程数有1、2、4、6。采用多管程时，通常应使每程的管数大致相等，管程数m=u/u。 u：适宜流体；u：一样传热面积下单管程换热器内的流速。温差校正系数 t0.8。由于制造、安装、检修的缘由，通常不采用多壳程，可采用换热器串联替代。6.外壳直径确实定外壳直径确实定2) 1(bntDn1.11.19nnnnnn正三角形陈列：正方形陈列：

8、b：最外层管的中心与外壳内壁的间隔，通常：最外层管的中心与外壳内壁的间隔，通常b=11.5d0。t：管心距，mmnn：最外六角对角线上的管数；壳体规范尺寸壳体规范尺寸壳体外径,mm325400,500,600,700800,900,10001100,1200最小壁厚,mm81012147.主要附件主要附件主要附件：管板、封头、分程隔板、导流筒、排气孔、排液主要附件：管板、封头、分程隔板、导流筒、排气孔、排液孔、接纳、阀兰、支座、折流挡板、防冲板、膨胀节等。孔、接纳、阀兰、支座、折流挡板、防冲板、膨胀节等。8.资料选用资料选用根据操作压强、操作温度、流体性质等来选用资料。常用资料有碳钢、不锈钢、

9、低合金钢、铜、铝、石墨、聚四氟乙烯、玻璃等。10.流体流动阻力的计算流体流动阻力的计算管程流体阻力管程流体阻力 对于多管程换热器，流体总阻力应等于各程直管阻力、回弯对于多管程换热器，流体总阻力应等于各程直管阻力、回弯阻力及进、出口阻力之和通常忽略进、出口阻力：阻力及进、出口阻力之和通常忽略进、出口阻力：p1流体流经直管的压力降，N/m2；p2流体流经回弯管时的压力降，N/m2；Ft结垢修正系数，252.5mm1.4， 192mm1.5；Ns串联的壳程数； Np管程数。pstiNNFppp211)直管压力降 p1 可按流膂力学的普通公式进展计算；2322up2)回弯管中的压力降 p2 由下面的阅

10、历公式估算： 壳程流体阻力壳程流体阻力 壳程流体阻力的计算公式很多，但由于壳程流体的流动情况非常复杂，由不同的公式计算的结果相差较大。埃索法计算壳程压降 p0 的公式： p1 流体横过管束的压力降，N/m2；p2 流体经过折流板园缺时的压力降，N/m2；Fs 壳程压力降的结垢修正系数，对于液体取1.5, 对于气体或可凝蒸汽取1.0。ssNFppp210通常，液体流经换热器的压力降为0.11atm, 气体为0.010.1atm, 设计时，换热器的工艺尺寸应在压力降与传热面积之间予以权衡，使既能满足工艺要求，又经济合理。 二二. 列管换热器的选用和设计计算步骤列管换热器的选用和设计计算步骤1.试算

11、并初步选设备规格试算并初步选设备规格1确定流体在换热器中的流道；2根据义务计算热负荷；3选择辅助流体，选换热器型式，确定冷热流体进出口温度，计算定性温度，查取物性参数；4计算平均温度差；5选定K；6计算S，根据初步计算的S选换热器。2.计算管程、壳程压降计算管程、壳程压降由初选设备规格计算管程、壳程压降，并检查计算结果能否满足工艺要求。假设不，调整流速、确定管程数和折流挡板，或选择另一规格的设备，再重新计算。3.校核校核由选定设备计算i、0，确定垢阻Rsi、Rs0，计算K0；计算tm；计算所需求的传热面积S0；计算富有度换热器实践的传热面积ndL / 需求的传热面积S0=1.051.1。流速平安流速；Tw-Tw3;长径比：L/D=46，最大不超越10.4.附属设备1接纳： 按规范系列取整。0.54/()dVsu主要参考资料 ； ； ； ； ； 要 求J 固定地点：汇北食堂；J 义务书交回；J A1图纸一张；J 阐明书：右侧留空栏标注主要公式和阅历参数选取根据；夹套换热器浸没蛇管换热器喷淋换热器套管换热器固定管板换热器固定管板换热器U形管式换热器浮头换热器折流挡板折流挡板作用：提高管外的给热系数；外形：园缺型、园盘型、分流型等；挡板的外形和间距必需适当，方能获得良好效果。以弓形为例，缺口的高度普通取为壳体内径的10-40%，常