基础知识-换热器

基础知识—换热器换热设备换热器的工业背景在工业生产中，为了实现物料之间热量传递过程的一种设备，统称为换热器。换热器作为工艺过程中必不可少的单元设备，广泛地应用于石油、化工、动力、机械、冶金等工程领域中。据统计，在化工厂的建设中，换热器约占总投资的10％～20％。在现代石油化工企业中换热器投资约占建设总投资的30%～40%。由此可见，换热器对整个企业的建设投资及经济效益有着很重要的影响。换热器分类换热器板式管式管壳式板片式螺旋板式板翅式套管式盘管式排管式固定管板式填料函式U型管式浮头式固定管板换热器的两端管板，采用焊接方法与壳体连接固定。其结构简单，制造成本低，能得到最小的壳体内径，管程可分成多样，规格范围广，故在工程中广泛应用。缺点是壳程不能清洗，检查困难，对于较脏或有腐蚀性的介质不能采用。它宜用于壳体与管子温差小，壳程压力不高以及壳程结垢不严重或能用化学清洗的场合。在热膨胀之差较大时，可在壳体上设置膨胀节，以减少因温差产生的热应力。固定管板换热器带膨胀节的列管换热器浮头式换热器一端管板与壳体固定，而另一端的管板可以在壳体内自由浮动。壳体和管子对热膨胀是自由的，当两种介质的温差较大时，管束与壳体之间不产生温差应力。浮头端设计成可拆结构，使管束可以容易地插入或抽出，这样为检修、清洗提供了方便。但结构较复杂，而且浮头端小盖在操作时无法知道泄漏情况，所以在安装时要特别注意其密封。浮头式管程分布：U形管换热器是将管子弯成U形，管子两端固定在同一块管板上。由于壳体与管子分开，可以不考虑热膨胀。因U形管式所以结构简单，造价比其他换热器便宜，管束可以从壳换热器仅有一块管板，且无浮头，体内抽出管外便于清洗，但管内清洗比较困难，所以管内的介质必须清洁或不易结垢的物料。缺点：由于管束中心部分存在空隙，所以流体易走短路，影响传热效果。U形管的弯管部分曲率不同，管子长度不一，因而物料分布不如固定管板式换热器均匀。U形管式换热器一般用于高温高压的情况下，当使用在压力较高的环境时，弯管段的壁厚要加厚，弥补弯管后管壁的减薄。U型管换热器空气冷却器翅片管结构示意图：翅片的作用：风机：提高空气流速。优点：省水。缺点：设备庞大，消耗动力。空气冷却器的特点：增加传热面积及管外流体的湍动程度。板翅式换热器是一种新型紧凑式换热器。国外从四十年代就开始研制，最初英国将其用作航空发动机的散热器。之后，美、日、德、法、英、苏联等主要工业国家都对板翅式换热器作了大量研究工作。我国是从六十年代初期开始试制的。目前，我国已能生产多种规格的板翅式换热器，可满足对流、错流、逆流、错逆流和多股流换热，可进行气－液、气－气、液－液间的冷却、冷凝和蒸发等换热过程，广泛应用与空分、石油化工、航空、车辆和船舶等方面。特点：1、传热效率高2、结构紧凑、质量轻，对于铝制板翅式换热器而言，单位体积的传热面积为1500～2500m2/m3，相当于管壳式换热器的8－20倍，重量仅为相同换热面积的管壳式换热器的1/10。3、适应范围广，4、制造工艺复杂，要求严格5、容易堵塞，清洗和检修较困难，若因腐蚀产生内漏，则很难修理。板翅式换热器套管式换热器是将传热管（内管）以同心圆状插入外管中，它的传热面积是由成组排列的管子所组成，从上到下、从左至右由许多U形弯头连接在一起，然后采用角钢或槽钢焊成支架，组装而成。