新型换热设备及应用

化工机机械专专题——新型换换热设设备及及应用用主讲人人：孙孙启迪迪专专业业：化化工过过程机机械指导教教师：：俞树树荣一、简简述二、国国内外外发展展现状状三、换换热器器分类类四、几几种换换热设设备的的介绍绍五、新新型换换热设设备面面临的的问题题六、强强化传传热技技术一、简简述热设备备是将将热流流体的的部分分热量量传递递给冷冷流体体的设设备，，又称称热交交换设设备。。换热热设备备是化化工,石油,动力,食品及及其它它许多多工业业部门门的通通用设设备,在生产产中占占有重重要地地位.在化化工工生生产产中中换换热热器器可可作作为为加加热热器器、、冷冷却却器器、、冷冷凝凝器器、、蒸蒸发发器器和和再再沸沸器器等等,应用用更更加加广广泛泛。。二、、国国内内外外发发展展状状况况目前前，，我我国国换换热热器器产产业业的的市市场场规规模模大大概概为为420亿人人民民币币。。基基于于石石油油、、化化工工、、电电力力、、冶冶金金、、船船舶舶、、机机械械、、食食品品、、制制药药等等行行业业对对换换热热器器稳稳定定的的需需求求增增长长，，我我国国换换热热器器产产业业在在未未来来一一段段时时期期内内将将保保持持稳稳定定增增长长。。2010-2012年期期间间，，保保持持10%-15%匀速速增增长长到2015年，我国国换热器器产业规规模将突突破880亿元；到到2020年我国换换热器产产业规模模有望达达到1500亿元。板式换热热器：四平巨巨元瀚洋洋、兰石石换热设设备公司司、四平平维克斯斯是我国国板式换换热器领领域内资资企业中中的龙头头企业，，产值都都在2亿以上。。管壳式换换热器：生产企企业众多多，规模模较小。。抚顺机机械设备备制造有有限公司司、兰石石集团炼炼化设备备公司、、中石化化南京化化工机械械是我国国内资管管壳式换换热器的的龙头企企业。空冷式换换热器：哈空调调是我国国最大的的空冷式式换热器器生产企企业。此此外，江江苏双良良股份、、国电集集团北京京龙源冷冷却技术术有限公公司、四四川简阳阳空冷器器、蓝科科高新（（原兰石石所）、、兰州兰兰石集团团长征机机械、西西安大秦秦化工机机械（原原西安化化工机械械厂）、、湖北长长江石化化设备、、江阴电电力设备备冷却器器公司等等企业也也具有一一定的竞竞争力。。板翅式换换热器：杭州杭杭氧股份份和开封封空分集集团是我我国石油油化工领领域著名名的板翅翅式换热热器企业业产品类别主要竞争企业板式换热器内资龙头企业：四平巨元瀚洋、兰石换热设备、四平维克斯·外资企业：阿法拉伐（江阴）、舒瑞普（北京、苏州）、APV（上海、北京）、丹佛斯（天津）、传特（北京）、桑德克斯（上海、宁波）、风凯（常州）其它主要企业：沈阳太宇、上海艾克森、蓝科高新、湖北登峰、山东北辰、上海南华、佛山澜石管壳式换热器内资龙头企业：兰石炼化设备、抚顺机械、中石化南京化工机械外资企业：森松（上海）、林德工程（大连）、艾普尔（苏州）、风凯（常州）其它主要企业：张家港化工机械、大连金重、镇海石化建安工程、湖北长江石化设备、西安大秦化工机械、天津国际机械、大连东方亿鹏空冷式换热器·内资龙头企业：哈空调外资企业：基伊埃（芜湖、廊坊）、斯必克（张家口）其它主要企业：江苏双良、国电龙源冷却、四川简阳空冷器、蓝科高新、兰石集团长征机械、西安大秦化工机械、湖北长江石化设备、江阴电力设备冷却器板翅式换热器龙头企业：杭州杭氧股份、浙江银轮股份·外资企业：艾普尔（苏州）其它主要企业：贵州永红航空机械、无锡马山永红换热器、开封空分集团、山东茌平吉星三、换热热器分类类换热器分分类1）按传热热原理分分为表面面式换热热器、蓄蓄热式换换热器、、流体连连接间接接式换热热器、直直接接触触式换热热器2）按用途途分为加加热器、、预热器器、过热热器、蒸蒸发器3）按结构构分为管管壳式和和板式换换热器汽化器分分类1）按直接接加热方方式分为为浸没燃燃烧式汽汽化器和和固体导导热式汽汽化器2）按间接接加热方方式分为为空温式式、强制制通风式式、循环环热水水水浴式、、蒸汽加加热水浴浴式、电电加热水水浴式汽汽化器3）按热交换介介质分为空浴浴式、水浴式式、海水浴开开架式汽化器器四、几种常用用换热设备管板式换热器器主要有外壳、、管板、管束束、封头压盖盖等部件组成成。管板式换换热器在壳体体中设置有管管束，管束两两端用焊接或或胀接的方法法将管子固定定在管板上，，两端管板直直接和壳体焊焊接在一起，，壳程的进出出口管直接焊焊在壳体上，，管板外圆周周和封头法兰兰用螺栓紧固固，管程的进进出口管直接接和封头焊在在一起，管束束内根据换热热管的长度设设置了若干块块折流板。特点：结构简简单，制造成成本低；管程程清洗方便；；管程可以分分成多程，壳壳程也可以分分成双程；规规格范围广，，故在工程上上广泛应用。。缺点有：壳壳体和管壁的的温差较大，，易产生温差差力；壳程无无法清洗，管管子腐蚀后连连同壳体报废废，设备寿命命较低，不适适用于壳程易易结垢场合；；壳程清洗困困难，对于较较脏或有腐蚀蚀性的介质不不宜采用。板翅式换热热器基本结构是是由翅片、、隔板、封封条和导流流片组成，，在金属平平板上放一一翅片，再再在其上放放一金属平平板，两边边以边缘封封条密封而而组成一个个基本单元元，若干基基本单元组组成内部芯芯体。对各各个通道进进行不同方方式的叠置置和排列就就得到逆流流、错流、、错逆流板板翅式换热热器板束。。错流逆流错逆流其优点有：：传热效率率高；轻巧巧且牢固；；结构紧凑凑；适应性性好。缺点有：流流道狭小，，容易引起起堵塞而增增大压降；；易结垢。板翅式换热热器结构图图空温式气化化器空温温式式气气化化器器包包含含蒸蒸发发部部与与加加热热部部,蒸发发部部由由端端板板管管连连接接并并排排的的导导热热管管构构成成,加热热部部由由用用弯弯管管接接头头串串联联成成一一体体的的导导热热管管组组成成。。导导热热管管是是将将散散热热片片和和管管材材挤挤压压成成型型,其横截面一般般为星形翅片片,翅片材质采用用铝合金。LNG空温式气化器器的安装形式式为立式、露露天。特点：零能耗耗、节约能源源、低碳环保保、运行成本本极地；基本本免日常维修修保养，不产产生维修费用用和管理成本本；安全系数数高、运行稳稳定性好、管管理简单。开架式气化器器是以海水为热热源用来使液液态天然气气气化的换热器器。其基本组组成单元为换换热管，一块块面板由平行行分布的约80根连接上下总总管的换热管管组成，换热热管两端由集集气管或集液液管焊接形成成一个板型管管束，5-6块面板组合在在一起形成一一个模块，组组成面板的翅翅片管为星状状翅型。特点：工艺简简单，运行可可靠，耐用性性和安全性高高，运行和维维护方便；应应用广泛，海海水、河水、、锅炉和工艺艺废热都可以以利用，尤其其是海水。对海水有要求求：防腐蚀；；操作成本大大，运行费用用低，成本效效益明显；气气化器设备比比较大，投资资较高；受气气候等因素影影响较大；管管外易结冰，，降低气化能能力。五、新型换热热设备面临的的问题1）设备堵塞最最典典型为板式换换热器，板式式换热器的流流道间隙较小小（2.5-6mm），直径大于于1.5-3mm的颗粒杂物容容易阻塞板片片通道，使设设备的压力降降急剧恶化，，导致设备因因堵塞而换热热能力大幅降降低，严重的的造成装置连连续生产中断断。2）结垢可可导导致传热设备备的传热系数数降低，严重重时还会堵塞塞通道。措施：换热器器不宜用在较较脏或易结垢垢的环境（除除非增设有效效的其他措施施）；使用未未经软化的冷冷却水作冷却却介质时，操操作温度应控控制在50℃左右或者更更低，以避开开介质中钙镁镁离子析出的的敏感温度。。3）密封失效压压力力影响、温度度影响、事件件影响4）腐蚀腐腐蚀是复复杂的化学现现象，材料为为奥氏体不锈锈钢的换热器器表现出的腐腐蚀现象大多多是Cl-引起的应力腐腐蚀[11]，常发生在密密封槽底部以以及有污垢形形成后的垢底底部位5）其它问题管板复合折流板不规范范管子截取不规规范换热管底部结结霜（冰）六、强化传传热1）强化传热技技术的出现随着能源危机机日益严重，，节能和能源源的合理利用用显得尤为重重要。在工业业生产中占有有重要地位的的换热器作为为能量传递的的基础设备，，其传热性能能好坏对节能能有很大的影影响。20世纪70年代初发生的的世界性能源源危机，有力力地促进了强强化传热技术术的迅猛发展展。要节能能降耗耗，提提高工工业生生产的的经济济效益益，必必须研研究各各种传传热过过程的的强化化问题题，开开发适适用不不同过过程工工业要要求的的强化化传热热结构构及高高效换换热设设备，，这是是开发发新能能源和和开展展节能能工作作的迫迫切任任务2）强化化传热热技术术及应应用换热器器的强强化传传热就就是力力求使使单位位面积积在单单位时时间内内，换换热单单位传传热面面积传传递的的热量量达到到最多多。强化传传热主主要有有三种种途径径：提提高传传热系系数、、扩大大传热热面积积和增增大传传热温温差。。强化传传热技技术分分为被被动式式强化化技术术(亦称为为无功功技术术或无无源强强化技技术)和主动动式强强化技技术(亦称为为有功功技术术或有有源强强化技技术)。被动式强强化传热热处理表面面：表面面粗糙度度的小尺尺度的改改变和对对表面涂涂层。粗糙表面面：机械械加工、、碾轧、、电化学学腐蚀等等方法制制作粗糙糙表面。。扩展表面面：管内内外翅片片，如平平直翅片片、齿轮轮形翅片片和椭圆圆形翅片片。扰流装置置：增强湍动动，破坏坏层流底底层，如如管内装装入麻花花铁、螺螺旋圈或或金属丝丝片。漩涡流装装置:包括很多多不同的的几何布布置和管管内