知识点1：认知换热器课件

项目四化工设备及设备布置图

分项目2：换热器

知识点1：认知换热器吉林工业职业技术学院职业教育应用化工技术专业教学资源库《化工设备认知与制图》课程知识点1：认知换热器加热冷却汽化冷凝传热过程传热过程得以实现的设备称之为换热器

直接接触式换热器间壁式换热器

蓄热式换热器IⅡⅢ热量传递方法

一、换热器类型⒈直接接触式换热器原理：冷流体和热流体在进入换热器后直接接触传递热量。特点：传热效果好、结构简单、易于防腐蚀。应用：适用于冷热流体允许混合的场合。一、换热器类型⒉蓄热式

换热器一、换热器类型⒉蓄热式换热器特点：结构简单，可耐高温；设备体积庞大，且不能完全避免两流体的混合。应用：多用于高温气体热量的回收和冷却，化工生产中使用较少。一、换热器类型⒉蓄热式

换热器一、换热器类型⒊间壁式换热器原理：温度不同的两种流体通过隔离流体的固体壁面进行热量传递。特点：两流体之间因有器壁分开，不接触。应用：工厂中应用最广的换热器。管式换热器——通过管子壁面进行传热。板面式换热器——通过板面进行传热。一、换热器类型（一）换热器壳体换热器壳体是指处于前端管箱和后端结构之间、由钢管或金属板焊接而构成的筒体。直径小于400mm的壳体，通常用钢管制成，大于400mm时都用钢板卷焊而成。二、换热器结构换热管置于由壳体围成的空间中，两端与管板相连，管板与壳体及管箱相连，把换热器分为两大部分空间，即壳程和管程。管程——换热器中的换热管内及与换热管相通的空间。壳程——换热器中的换热管外及与其相通的空间。二、换热器结构知识拓展换热管的结构与布置⑴换热管结构换热管一般采用无缝钢管。⑴换热管结构⑵换热管尺寸①管子表示方法：换热管尺寸一般用外径与壁厚来表示，常用碳素钢管规格为Ф19×2、Ф25×2.5、Ф38×2.5(单位为mm)；不锈钢管规格为Ф25×2、Ф38×2．5(单位为mm)。管长规格有1.5、2.0、3.0、4.5、6.0和9.0(单位为m)。⑵换热管尺寸②管子的长度长度越长，单位传热面积材料消耗量越低，制造成本也就越低，同时因流通截面减少而提高流速，K值增大；但其长度受到管程清洗、运输、拆装、管程压降及支座等因素的影响；长度限制在6m以下，以2.5～4m最为常见。⑵换热管尺寸③管子的应用小管径，单位体积的传热面积大、传热系数提高、结构紧凑、金属消耗少，但流体阻力增加、制造麻烦、不便清洗、容易堵塞，所以小管径用于较清洁的流体，大管径适合用于流体黏度大或污浊易结垢的介质。（3）换热管的布置（二）管板定义：一般为一开孔的圆形平板或凸形板。结构：管板一般为一开孔的圆形平板或凸形板，形式与换热器类型及与壳体的连接方式有关。1-带肩双头螺柱；2-防松支耳⒉排布换热管

⒊与管箱隔板配合分隔管程空间⒋与壳程隔板配合分隔壳程空间

⒌避免冷热流体混合1.连接和固定换热管作用（二）管板（三）管箱、折流板、挡板⑴管箱

管箱是位于换热器两端的重要部件。作用—接纳由进口管来的流体，并分配到各换热管内。或是汇集由换热管流出的流体，将其送入排出管输出。⑵折流板作用：提高壳程流体的流速，增加流体流动的湍动程度，控制壳程流体的流动方向与管束垂直,以增大传热系数。在卧式换热器中，折流板还起着支承管束的作用。结构：常用的折流板有弓形与圆盘－圆环形两种，以弓形最为常用，此外还有矩形、螺旋形等。⑵折流板

（a）弓形折流板（b）圆盘－圆环形折流板知识拓展折流板的结构型式与特点1.弓形2.圆盘-圆环形知识拓展折流板的结构型式与特点3.螺旋形

知识拓展折流板的结构型式与特点（3）支持板支持板是支撑（换热管）、防止其产生过大的振动和挠度的装置。支持板的要求与折流板一致。但对最大无支撑跨距有要求。支持板与折流板外形一样，支持板也起折流板作用，折流板也起支持板作用只是设置的原始目的不同而已。（4）挡板作用——增设挡板，可解决浮头式、U形管式或填料函式换热器在管束与壳体内壁之间存在较大环形空隙，形成短路而影响传热效果。挡板可以使壳程流体垂直通过管束进行换热。结构——①旁路挡板数量可取2～4对，一般为2对。②挡板常采用嵌入折流板的方式安装。③在u形管换热器中，u形管束中心部分有较大的间隙，流体在此处走短路而影响传热效率。对此，可采取在u形管束中间通道处设置中间挡板的办法解决。（4）挡板图4-45旁路挡板

图4-46中间挡板（5）温差补偿装置在固定管板式换热器中，管束与壳体是刚性连接的。当管程流体温度较高而壳程流体温度较低时，管束的壁温高于壳体的壁温，管束的伸长要大于壳体的伸长。使得壳体受拉而管束受压，在壳壁上和管壁上产生了应力。这个应力是由于管壁与壳壁的温度差引起的，称为温差应力或热应力。（5）温差补偿装置安装原因——

管壁温度与壳壁温度的差值越大，所引起的温差应力也越大。情况严重时，可引起管子弯曲变形，甚至造成管子从管板上拉脱或顶出，导致生产无法进行。校核在温差应力作用下，管束与管板的连接强度。若在连接处强度不足，则应采取温差补偿措施。（5）温差补偿装置结构——最多的温差补偿装置是膨胀节。图4-47

单波U形膨胀节图4-48多波U形膨胀节（5）温差补偿装置 图4-49Ω形膨胀节（5）温差补偿装置作用：膨胀节是装在固定管板式换热器壳体上的挠性构件，由于它轴向柔度大，当管束与壳体壁温不同而产生温差应力时，通过协调变形而减少温差应力。膨胀节壁厚越薄，弹性越好。补偿能力越大，但膨胀节的厚度要满足强度要求。管壳式换热器的形式与结构换热器壳体管板管箱、折流板、挡板温差补偿装置管壳式换热器管壳式换热器管壳式换热器管壳式换热器也称列管式换热器，具有悠久的使用历史，虽然在传热效率、紧凑性及金属耗量等方面不如