第二章 传热 换热器.ppt

换热器是化工、石油、动力、食品及其它许多工业部门的通用设备，在生产中占有很重要的地位。 换热器分为混合式、蓄热式和间壁式三种。　 间壁式换热和间壁式换热器 热流体通过间壁将热量传递给冷流体，化工中应用极为广泛。 特点: 冷、热两流体被固体壁面隔开，不相混合，通过间壁进行热量的交换。 间壁式换热器的类型 管式 沉浸式换热器（蛇管式换热器） 喷淋式换热器 套管式换热器 列管式换热器 板式 夹套式换热器 板式换热器 翅片式 翅片管换热器 板翅式换热器 其它类型，如热管。 1.　管式换热器的类型 　1). 沉浸式 　2). 喷淋式 　3). 套管式 　4). 列管式 ２).喷淋式换热器 9 单程列管换热器 由于管内外流体温度不同，管束和壳体的温度也不相同，因此它们的热膨胀程度也有差别。 若两流体的温差较大，就可能由于热应力而引起设备的变形，管子弯曲，甚至破裂或从管板上松脱。 因此，当两流体的温差超过 50 oC 时，就应采取热补偿措施。 补偿的方式有以下三种： 热补偿方法 a.补偿圈补偿：在外壳上焊上一个补偿圈。当外壳和管子热胀冷缩时，补偿圈发生弹性形变，防止壳体和管束受热膨胀不同导致的设备变形、管子扭弯或松脱。 ３).平板式换热器 4. 热管换热器 我国换热器产业现状 去年中国换热器产业市场规模在500亿元左右，主要集中于石油、化工、冶金、电力、船舶、集中供暖、制冷空调、机械、食品、制药等领域。 航天飞行器、半导体器件、核电常规岛核岛、风力发电机组、太阳能光伏发电多晶硅生产等领域都需要大量的专业换热器，这些市场约有130亿元的规模。 注意事项： 当用蒸汽进行加热时，蒸汽由上部接管进入夹套，冷凝水由下部接管中排出。 用于冷却时，则冷却水由下部进入，由上部流出。 由于夹套内部清洗困难，故一般用不易产生垢层的水蒸汽、冷却水等作为载热体。 １).夹套式换热器 ２). 螺旋板式换热器 优点：结构紧凑，单位体积提供的传热面积大，总传热系数较大，传热效率高，不易堵塞。 缺点：操作压力和温度不能太高，流体阻力大，不易检修。 ２). 螺旋板式换热器 ３).平板式换热器 由一组长方形的薄金属板平行排列、夹紧组装于支架上而构成。 每块金属板面冲压成凹凸规则的波纹。 增强刚度，不致受压变形； 增强液体的湍动程度，增大传热面积，亦利于流体的均匀分布。 冷、热流体交替地在板片两侧流过，通过金属板片进行换热。 它们的位置在相邻板上是错开的，以分别形成两流体的通道。 两个圆孔和板面上的流道相通，另外两个圆孔则不相通， 每块板的四个角上，各开一个圆孔 ３).平板式换热器 总传热系数高，污垢热阻较小； 结构紧凑，单位体积设备提供的传热面积大； 操作灵活性大，可调节板片数目以增减传热面积或调节流道适应冷、热流体流量和温度变化； 加工制造容易、检修清洗方便、热损失小。 缺点： 允许操作压力较低，不能超过1961kPa，否则容易渗漏； 操作温度不能太高，因受垫片耐热性能的限制； 处理量不大，因板间距小，流道截面较小，流速不能过大。 优点： ３).平板式换热器 3.翅片式换热器 １).翅片管换热器 ２).板翅式换热器 １).翅片管换热器 构造特点：在管子表面上装有径向或轴向翅片 装置翅片，既可扩大传热面积，又可增加流体的湍动，从而提高换热器的传热效果 通常，当两种流体的对流传热系数之比为3：1或更大时，宜采用翅片式换热器 翅片管换热器 翅片管换热器 ２).板翅式换热器 在两块平行的薄金属板(平隔板)间，夹入波纹状的金属翅片，两边以侧条密封，组成一个单元体 优点：结构轻巧、紧凑、传热效率高 缺点：流道小，容易阻塞，清洗检修困难 选择换热器时需要考虑 ①冷、热流体的流量、进出口温度、操作压力等； ②冷、热流体的物性参数、工艺特点、腐蚀性、悬浮物含量； ③价格、维修等。 2-3　热交换器 混合式式换热（直接接触换热器） 换热方式：热、冷流体直接混合进行热交换 设备：混合式换热器 条件：工艺上允许两流体互相混合 其他：在进行传热的同时往往伴有传质过程 混合式冷凝器 优点：传热效果好，设备结构简单 蓄热式换热和蓄热器 优点：结构简单，且可耐高温。 缺点：设备体积庞大，且不能完全避免两种流体的混合?在化工生产中使用得不太多。 蓄热体 高温流体 低温流体 通常在生产中采用二个并联的蓄热器交替地使用 间 壁 热流体 冷流体 对流 对流