第7章 換熱設(shè)備

1、第七章?lián)Q熱設(shè)備7.1 換熱設(shè)備的應(yīng)用及類型第7章 換熱設(shè)備7.1.1 換熱設(shè)備的應(yīng)用及基本要求7.1.1.1 換熱設(shè)備的應(yīng)用 在化工生產(chǎn)中用于實(shí)現(xiàn)物料之間熱量傳遞過程的設(shè)備統(tǒng)稱為換熱設(shè)備。它是石油、化工、原子能、冶金、輕工、制藥、食品、交通、家電等工業(yè)部門廣泛應(yīng)用的一種通用工藝設(shè)備。對于迅速發(fā)展的石油、化工等能源企業(yè)來說，換熱設(shè)備尤為重要，約占全部工藝設(shè)備投資的35 40。7.1 換熱設(shè)備的應(yīng)用及類型第7章 換熱設(shè)備7.1.1 換熱設(shè)備的應(yīng)用及基本要求7.1.1.2 對換熱設(shè)備的基本要求1.4.4 人力資源管理自我應(yīng)用基本要求合理實(shí)現(xiàn)工藝條件1結(jié)構(gòu)合理、安全可靠2便于制造、安裝、操作、維護(hù)3經(jīng)

2、濟(jì)合理，成本低47.1 換熱設(shè)備的應(yīng)用及類型第7章 換熱設(shè)備7.1.2 換熱設(shè)備的類型 混合式換熱設(shè)備是讓冷、熱流體直接接觸，進(jìn)行熱量交換的換熱器。傳熱方式主要是熱對流。如圖7-1所示為兩種在化工廠經(jīng)常見到的涼水塔示意圖。（1）混合式7.1 換熱設(shè)備的應(yīng)用及類型第7章 換熱設(shè)備7.1.2 換熱設(shè)備的類型 蓄熱式換熱器是借助于固體蓄熱體，把熱量從高溫流體傳給低溫流體的換熱器。其傳熱方式主要是熱輻射。蓄熱式換熱器其結(jié)構(gòu)如圖7-2所示。（2）蓄熱式7.1 換熱設(shè)備的應(yīng)用及類型第7章 換熱設(shè)備7.1.2 換熱設(shè)備的類型 間壁式換熱器主要是以熱傳導(dǎo)方式傳熱，即利用設(shè)備或管道的間壁將冷、熱流體隔開，互不接

3、觸，熱流體通過間壁將熱量傳遞給冷流體。（3）間壁式(1)蛇管式換熱器 如圖7-3所示。 管式換熱器17.1 換熱設(shè)備的應(yīng)用及類型第7章 換熱設(shè)備7.1.2 換熱設(shè)備的類型蛇管沉浸在被加熱或被冷卻的介質(zhì)中，通過管壁進(jìn)行傳熱。如圖7-4所示。（3）間壁式7.1 換熱設(shè)備的應(yīng)用及類型第7章 換熱設(shè)備7.1.2 換熱設(shè)備的類型(2)螺旋管式換熱器 如圖7-5所示。（3）間壁式管式換熱器17.1 換熱設(shè)備的應(yīng)用及類型第7章 換熱設(shè)備7.1.2 換熱設(shè)備的類型(3)套管式換熱器 如圖7-6所示。（3）間壁式套管式換熱器17.1 換熱設(shè)備的應(yīng)用及類型第7章 換熱設(shè)備7.1.2 換熱設(shè)備的類型(4)熱管式換熱

4、器 如圖7-7所示（3）間壁式管式換熱器17.1 換熱設(shè)備的應(yīng)用及類型第7章 換熱設(shè)備7.1.2 換熱設(shè)備的類型(5)管殼式換熱器 管殼式換熱器又稱為列管式換熱器，是一種通用的標(biāo)準(zhǔn)換熱設(shè)備，在各種工業(yè)生產(chǎn)中得到了最廣泛的應(yīng)用。本章第二節(jié)、第三節(jié)將專門介紹。（3）間壁式管式換熱器17.1 換熱設(shè)備的應(yīng)用及類型第7章 換熱設(shè)備7.1.2 換熱設(shè)備的類型（1）矩形板式換熱器 結(jié)構(gòu)如圖7-8所示（3）間壁式板式換熱器27.1 換熱設(shè)備的應(yīng)用及類型第7章 換熱設(shè)備7.1.2 換熱設(shè)備的類型（2）螺旋板式換熱器 結(jié)構(gòu)有三種形式，如圖7-9所示（3）間壁式板式換熱器27.1 換熱設(shè)備的應(yīng)用及類型第7章 換熱

5、設(shè)備7.1.2 換熱設(shè)備的類型（3）板翅式換熱器 如圖7-10所示（3）間壁式板式換熱器27.1 換熱設(shè)備的應(yīng)用及類型第7章 換熱設(shè)備7.1.2 換熱設(shè)備的類型(4)板殼式換熱器 如圖7-11所示（3）間壁式板式換熱器27.1 換熱設(shè)備的應(yīng)用及類型第7章 換熱設(shè)備7.1.2 換熱設(shè)備的類型(5)傘板式換熱器 如圖7-12所示（3）間壁式板式換熱器27.2 管殼式換熱器的結(jié)構(gòu)和類型第7章 換熱設(shè)備7.2.1 管殼式換熱器的類型及特點(diǎn) 管殼式換熱器具有結(jié)構(gòu)簡單，制作容易，操作方便，處理量大，應(yīng)用范圍廣，運(yùn)行安全可靠等優(yōu)點(diǎn)，尤其在高溫、高壓下和大型裝置中使用更為普遍，其結(jié)構(gòu)如圖7-13所示。7.2

6、管殼式換熱器的結(jié)構(gòu)和類型第7章 換熱設(shè)備7.2.1 管殼式換熱器的類型及特點(diǎn) 固定管板式換熱器的殼體和內(nèi)部的管束通過兩端的管板剛性地連接在一起，其結(jié)構(gòu)如圖7-14所示。（1）固定管板式換熱器7.2 管殼式換熱器的結(jié)構(gòu)和類型第7章 換熱設(shè)備7.2.1 管殼式換熱器的類型及特點(diǎn) 浮頭換熱器的結(jié)構(gòu)如圖7-15所示。浮頭式換熱器中的一塊管板與殼體剛性固定，另一塊管板可在殼體內(nèi)自由移動(dòng)。（2）浮頭式換熱器7.2 管殼式換熱器的結(jié)構(gòu)和類型第7章 換熱設(shè)備7.2.1 管殼式換熱器的類型及特點(diǎn)浮頭結(jié)構(gòu)示意圖如圖7-16所示。（2）浮頭式換熱器7.2 管殼式換熱器的結(jié)構(gòu)和類型第7章 換熱設(shè)備7.2.1 管殼式換

7、熱器的類型及特點(diǎn)U形管式換熱器的結(jié)構(gòu)如圖7-17所示。（3）U形管式換熱器7.2 管殼式換熱器的結(jié)構(gòu)和類型第7章 換熱設(shè)備7.2.1 管殼式換熱器的類型及特點(diǎn)填料函式換熱器的結(jié)構(gòu)如圖7-18所示。（4）填料函式換熱器7.2 管殼式換熱器的結(jié)構(gòu)和類型第7章 換熱設(shè)備7.2.1 管殼式換熱器的類型及特點(diǎn)表7-1列出了管殼式換熱器的特性，可供參考與比較。（4）填料函式換熱器7.3 管殼式換熱器的主要零部件結(jié)構(gòu)及要求第7章 換熱設(shè)備7.3.1 外殼結(jié)構(gòu) 管殼式換熱器的殼體一般為圓筒體，直徑系列Di= 219mm、325mm、400mm、（450）mm、500mm、600mm、（700）mm、800mm

8、、（900）mm、1000mm、1200mm、1400mm、（1500）mm、1600mm、1800mm、2000mm等，基本符合壓力容器的直徑系列。（1）殼體7.3 管殼式換熱器的主要零部件結(jié)構(gòu)及要求第7章 換熱設(shè)備7.3.1 外殼結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)主要有如圖7-19所示的幾種。（2）音箱7.3 管殼式換熱器的主要零部件結(jié)構(gòu)及要求第7章 換熱設(shè)備7.3.1 外殼結(jié)構(gòu) 對于不能利用接管進(jìn)行放氣和排液的換熱器，應(yīng)在管程和殼程的最高點(diǎn)設(shè)置放氣口和最低點(diǎn)設(shè)置排液口，其最小公稱直徑為20mm，其結(jié)構(gòu)如圖7-20所示。（3）接管7.3 管殼式換熱器的主要零部件結(jié)構(gòu)及要求第7章 換熱設(shè)備7.3.2 換熱管 換熱管一

9、般采用光滑的無縫鋼管，但為了強(qiáng)化傳熱效果，也采用圖7-21所示的翅片管、橫紋管、螺旋槽紋管等。（1）換熱管規(guī)格及選擇7.3 管殼式換熱器的主要零部件結(jié)構(gòu)及要求第7章 換熱設(shè)備7.3.2 換熱管換熱管在管板上的排列形式有四種，如圖7-22所示。（2）換熱管在管板上的排列7.3 管殼式換熱器的主要零部件結(jié)構(gòu)及要求第7章 換熱設(shè)備7.3.3 管板與換熱管的連接結(jié)構(gòu) 管板是管殼式換熱器中的一個(gè)重要零部件，它的作用是固定和排布換熱管，分隔管程與殼程空間，避免冷、熱流體的混合。如圖7-23所示。（1）管板7.3 管殼式換熱器的主要零部件結(jié)構(gòu)及要求第7章 換熱設(shè)備7.3.3 管板與換熱管的連接結(jié)構(gòu)圖7-24

10、表示脹管前后管徑增大和受力情況。（2）管板與換熱管的連接脹接17.3 管殼式換熱器的主要零部件結(jié)構(gòu)及要求第7章 換熱設(shè)備7.3.3 管板與換熱管的連接結(jié)構(gòu)脹接結(jié)構(gòu)形式及尺寸如圖7-25和表7-2所示（2）管板與換熱管的連接脹接17.3 管殼式換熱器的主要零部件結(jié)構(gòu)及要求第7章 換熱設(shè)備7.3.3 管板與換熱管的連接結(jié)構(gòu)脹接結(jié)構(gòu)形式及尺寸如圖7-25和表7-2所示（2）管板與換熱管的連接脹接17.3 管殼式換熱器的主要零部件結(jié)構(gòu)及要求第7章 換熱設(shè)備7.3.3 管板與換熱管的連接結(jié)構(gòu)當(dāng)t300，p4MPa時(shí)，一般采用強(qiáng)度焊接。其結(jié)構(gòu)形式如圖7-26所示。（2）管板與換熱管的連接焊接27.3 管殼

11、式換熱器的主要零部件結(jié)構(gòu)及要求第7章 換熱設(shè)備7.3.3 管板與換熱管的連接結(jié)構(gòu) 其結(jié)構(gòu)有兩種：一是強(qiáng)度脹加密封焊，脹接承載并保證密封，焊接僅是輔助防漏；二是強(qiáng)度焊加貼脹，焊接承載并保證密封，其結(jié)構(gòu)形式及尺寸如圖7-27和圖7-28所示。（2）管板與換熱管的連接脹焊結(jié)合37.3 管殼式換熱器的主要零部件結(jié)構(gòu)及要求第7章 換熱設(shè)備7.3.3 管板與換熱管的連接結(jié)構(gòu) 其結(jié)構(gòu)有兩種：一是強(qiáng)度脹加密封焊，脹接承載并保證密封，焊接僅是輔助防漏；二是強(qiáng)度焊加貼脹，焊接承載并保證密封，其結(jié)構(gòu)形式及尺寸如圖7-27和圖7-28所示。（2）管板與換熱管的連接脹焊結(jié)合37.3 管殼式換熱器的主要零部件結(jié)構(gòu)及要求第

12、7章 換熱設(shè)備7.3.4 管板與殼體的連接結(jié)構(gòu)固定管板式換熱器的管板兼作法蘭的結(jié)構(gòu)應(yīng)用廣泛，一般采用圖7-30所示意的結(jié)構(gòu)7.3 管殼式換熱器的主要零部件結(jié)構(gòu)及要求第7章 換熱設(shè)備7.3.4 管板與殼體的連接結(jié)構(gòu) 當(dāng)管板不兼作法蘭時(shí)，結(jié)構(gòu)如圖7-31所示，管板直接焊在殼體內(nèi)，考慮到管板較厚，應(yīng)對焊接部位進(jìn)行結(jié)構(gòu)改進(jìn)，以減少焊接應(yīng)力。7.3 管殼式換熱器的主要零部件結(jié)構(gòu)及要求第7章 換熱設(shè)備7.3.5 折流板及其它擋板弓形折流板有單弓形、雙弓形和三弓形等，如圖7-32(a)、(b)、(c)所示。（1）弓形折流板7.3.5.1 折流板7.3 管殼式換熱器的主要零部件結(jié)構(gòu)及要求第7章 換熱設(shè)備7.3

13、.5 折流板及其它擋板當(dāng)臥式換熱器的殼程為單相清潔流體時(shí)，折流板缺口應(yīng)水平上下布置。（1）弓形折流板7.3.5.1 折流板7.3 管殼式換熱器的主要零部件結(jié)構(gòu)及要求第7章 換熱設(shè)備7.3.5 折流板及其它擋板圓環(huán)形折流板由于結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，不便于清洗，一般用于壓力較高和物料清潔的場合，其結(jié)構(gòu)如圖7-32(d)所示。（2）圓盤-圓環(huán)形折流板7.3.5.1 折流板7.3 管殼式換熱器的主要零部件結(jié)構(gòu)及要求第7章 換熱設(shè)備7.3.5 折流板及其它擋板折流板的固定是通過拉桿和定距管來實(shí)現(xiàn)的。拉桿和定距管的連接如圖7-34所示。7.3.5.2 拉桿和定距管7.3 管殼式換熱器的主要零部件結(jié)構(gòu)及要求第7章 換熱設(shè)備7.3.5 折流板及其它擋板 為防止殼程進(jìn)口接管處，流體對換熱管的直接沖刷，可設(shè)置進(jìn)口緩沖接管或殼程防沖擋板。如圖7-35和圖7-36所示結(jié)構(gòu)。7.3.5.3 防沖擋板7.3 管殼式換熱器的主要零部件結(jié)構(gòu)及要求第7章 換熱設(shè)備7.3.5 折流板及其它擋板 為防止殼程進(jìn)口接管處，流體對換熱管的直接沖刷，可設(shè)置進(jìn)口緩沖接管或殼程防沖擋板。如圖7-35和圖7-36所示結(jié)構(gòu)。7.3.5.3 防沖擋板7.3 管殼式換熱器的