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文件名称:换热器与定期检验——郝 伟——2020-12-03.pptx
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更新时间:2025-05-27
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文档摘要

;;;01;通常把进行热量传递的设备称为换热设备,也称热交换器或换热器。

换热过程包括加热、冷却、蒸发、冷凝、干燥等。相应设备可分为加热器、冷却器、蒸发器、冷凝器、干燥器及锅炉、再沸器等。

在化工厂中,换热器的投资约占总投资的10%~20%,在炼油厂,换热器的投资约占总投资的35%~40%。换热器的质量约为设备总质量的40%左右,检修工作量可达总检修工作量的60%以上。

换热器在化工生产中的应用是十分广泛,化工生产工艺几乎都离不开换热器。;依据传热方式分为三类:

(1)混合式换热器(直接接触式换热器):利用冷热流体直接接触与混合作用进行热量交换的换热器。

(2)蓄热式换热器:热量传递通过格子砖或填料等蓄热体来完成的换热器。

(3)间壁式换热器:冷热流体被固体壁面隔开并通过壁面进行传热的换热器。在这类换热器中,管壳式换热器是目前工业上应用最广泛的一种换热器。;

管式换热器是以管子为传热面和传热元件的换热设备,常用的有管壳式(列管式)、蛇管式、螺旋管式、套管式等。

板面式换热器是以平板或成形板作为传热面和传热元件的换热设备,多用金属板,又称为高效紧凑式换热器,按其结构大体上分为板式换热器、螺旋板式换热器、板壳式换热器和板翅式换热器等多种型式。

;02;管壳式换热器属于间壁式换热器的一种。在管壳式换热器中,传递热量的间壁形状为圆管。一些小直径的管子固定在管板上形成一组管束,管束外装有圆筒形薄壳,冷热流体分别走管内与管间,这两种流体通过间壁的热传导和间壁表面上流体的对流而进行热量交换。

实际操作时,一种是流体在管束及其相通箱内流动,其所经过的路程称为管程;另一种是流体在管束与壳体之间的间隙中流动,其所经过路程称为壳程。

;管壳式换热器主要由壳体、管束、管板、折流挡板、管箱、分成隔板、封头等部件组成。

为了提高壳程流体的流速,可在壳体内装设一定数目与管束相垂直的折流挡板,这样既提高壳程流体的流速,同时又迫使壳程流体遵循规定的路径流过,多次地错流流过管束,有利于提高传热效果。

由于管束和壳体结构的不同,管壳??换热器可以进一步划分为固定管板式换热器、U型管式换热器、浮头式换热器、填料函式换热器。

;固定管板式换热器的结构采用两端管板与壳体固定连接形式,两端管板由管束相互支撑。;2.2固定管板式换热器;2.2固定管板式换热器;固定管板式换热器的优点是结构简单,在同一内径的壳体中布管数多,管程清洗容易,造价较低,堵管和更换管子方便。

固定管板式换热器的不足之处是管束与管间清洗困难,由于壳程和管程流体温度不同而存在温差应力。当管壁与壳体壁温相差较大(如△t50℃)时,管束与壳体的热膨胀之差也较大。为消除过大的热膨胀差引起的温差应力须设置温差补偿装置(膨胀节)。

固定管板式换热器适用于壳程不易结垢,管程需清洗,管程、壳程温度差不太大的工作状态。

;U形管式换热器内只有一块管板,管束弯成U形,管子两端都固定在一块管板上。;2.3U型管式换热器;由于管程与壳程只有一端固定连接,所以不必考虑管程与壳程热膨胀引起的温差应力。又因为该结构仅有一块管板,没有浮头,故结构简单,造价低廉。

U型管式换热器的管束可从壳体内抽出,便于清洗管外。但是该种换热器的不足之处在于管内清洗需要专门的清洗工具;管束内部的管子大部分不能维修和更换;管束中心部分存在空隙,流体易走短路,影响传热效果;管板上管子排列少,结构不紧凑;管束中各弯管曲率不同,长短不一,物料分布不如固定管板式换热器均匀;管子因泄漏被堵塞后会损失传热面积;当管内介质流量很大或者壳径很大时管束有可能产生振动。

U形管式换热器适用于高温高压场合,但在高压情况下弯管段的管壁需要加厚以起到补强作用。;浮头式换热器一端管板与法兰用螺栓固定,另一端可在壳体内自由移动(称为浮头)。浮头由浮头管板、钩圈和浮头端盖组成。;2.4浮头式换热器;浮头式换热器的壳体与管束受热膨胀变化不同而相互不受约束,因此,无论是壳体还是管束都不会产生温差应力。另外,浮头端也设计成可装拆结构,管束易插入或抽出,便于清洗及维修。

浮头式换热器的结构较复杂,金属材料耗量较大,若浮头密封失效,将导致两种介质的混合,且不易觉察。浮头式换热器适用于两流体温差较大,且容易结垢需经常清洗的场合。;填料函式换热器,两管板中一块与法兰通过螺栓固定连接,另一块类似于浮头,与壳体间隙处通过填料密封,可作一定量的移动。;填料函式换热器特别适用于介质腐蚀性较严重、温差较大且要经常更换管束的冷却器。因为它有浮头式的优点,又克服了固定式的不足,结构比浮头式简单,制作比浮头式方便,清洗检修比浮头式容易,泄漏时能及时发现。

但填料函式换热器也有它自身的不足,主要是由于填料函密封性能较差,故在操作压力及温度较高的工况及大直径壳体(DN700mm)下很少使用。壳程内介质具有