化工机械结构原理电子课件及素材教学课件作者朱方鸣24330第十一章热交换器课件.ppt

固定管板式热交换器工作原理 带膨胀节固定管板式热交换器工作原理 浮头式热交换器工作原理 U型管式热交换器工作原理 螺旋板式热交换器工作原理 板式热交换器工作原理 板翅式热交换器结构原理 套管式热交换器工作原理 喷淋式热交换器工作原理 翅片管式热交换器工作原理 单管程热交换器 双管程热交换器 四管程热交换器 管板钻孔 弓形折流板流体流动 圆盘圆环形折流板流体流动 热交换器穿管 管口焊接 4 、板壳式热交换器 板壳式热交换器由板束和壳体组成，介于管壳式和板式热交换器之间。其中板束是由间距相等金属板条压制组合并缝焊而成，板束截面流道呈扁平状。 与管壳式热交换器相比结构更加紧凑，传热面积大，流体阻力小，传热效率高；与板式热交换器相比不存在周边密封问题，提高了耐温和耐压能力。但由于板束节点全靠焊接，故板壳式热交换器焊接质量要求高，通常应用于加热、冷却、冷凝、蒸发等各种过程。 1、套管式热交换器 套管式热交换器是通过内外管互相套合形成环隙，环隙和内管介质进行逆流传热。外管采用接管法兰连接，内管两端用U形弯管连接。优点是结构简单，易于调整传热面积，适用于高温高压、易生污垢小流量流体。缺点是紧凑性差，流动阻力大，传热损耗大，U弯管连接处易泄漏。 三、其它类型热交换器 套管式热交换器 1-内管；2-外管；3-U型弯管 2、蛇管式热交换器 蛇管热交换器通常是将换热管弯成圆盘形、螺旋形和蛇形，可分为沉浸式和喷淋式沉。 浸式热交换器是将蛇管沉浸在容器液体介质中，两种流体分别在蛇管内外进行换热。通常用作反应器传热和高压流体冷却。其结构简单，操作维修方便，管子可承受高压。但传热效率低，传热面积大，导致设备笨重。 蛇管的形状 沉浸式 喷淋式热交换器是将蛇管成排固定在钢架上，将冷却水从管排上方均匀喷洒在蛇管外表面。与沉浸式热交换器相比，管外流体流速大，传热效率高，检修清洗方便。但占地较大，冷却水用量大，有时喷淋效果不够理想。 喷淋式 热交换器 1-蛇管；2-冷却水泵；3-过滤器 3、高效新型热交换器 （1）扩展表面强化式热交换器——通过改变传热元件表面的形状和性质，强化传热。如在换热管表面加工各种形式的槽、在换热管内部和外部增加翅片等。 （2）螺旋折流板式热交换器——折流板布置成近似的螺旋面,使热交换器中的壳程流体呈连续的螺旋状流动,从而有效地降低壳侧的流动阻力及强化传热。 （一）管箱 壳体直径较大的热交换器大多采用管箱结构。管箱位于热交换器的两端，作用是将管道输送来的流体均匀分布到各换热管，同时将换热管内流体汇集并送出热交换器。 管箱有单程和多程两种结构，多程结构靠分程隔板分隔开，用于管束数量较多的情况。管束数量增多有利于提高传热面积，但却导致管内流体流速降低，对传热不利，故可采用多程管箱，将管束分成若干程数，使流体依次通过各程管子。 第二节 管壳式热交换器的主要部件及其结构 单程 多程 管箱结构 （二）管束 1、换热管——是热交换器的传热元件 常选用碳素、低合金钢钢管，中温、高温选用耐热钢管；腐蚀性大的介质选用不锈钢管，高温、高腐蚀性但机械强度要求不高时可用石墨、聚四氟乙烯塑料管。 小管径结构紧凑，可增大单位体积的传热面积，但流体阻力增加，管内清洗不便，容易结垢堵塞，故用于较清洁的流体；管内流体黏度、颗粒较大采用大直径管子。 换热管在管板上的排列形式有等边三角形、正方形和同心圆形。三角形排列，传热结构紧凑、适用于壳程介质清洁、无需机械清洗的场合；壳程需要进行机械清理可采用正方形排列；同心圆排列用于直径较小的热交换器。其中三角形排列应用广泛。 正三角形 同心圆 正方形 换热管排列形式 2、管板 管板的主要作用是固定和排布换热管，连接壳体和管箱，形成管程和壳程的分隔空间。一般采用压力容器用碳素钢板、低合金钢板、复合钢板或锻件制造。 固定管板式热交换器的管板为兼作法兰，管板除了在中央根据换热管的排列方式排布若干换热管管孔外，边缘还需分布与壳体或管箱法兰相连螺栓孔。U形管式和填料函式热交换器的管板不兼作法兰。 兼作法兰的管板 不兼作法兰的管板 管板厚度大对承载是有利的，但投资会增加，同时，换热管和管板连接处的热应力和边缘应力也大大增加。椭圆形管板与壳体焊在一起，受力比平板结构好得多，所以厚度很薄