《化工原理3完.ppt

6.7 ???换热器 6.7.1 间壁式换热器的类型 6.7.2 管壳式（列管）换热器的设计和选用 6.7.3 换热器的强化和其它类型换热器 换热器 换热器按热量交换的原理分类: 间壁式、混合式(直接接触式)和蓄热式。 间壁式热交换器应用最广泛。 换热器按用途分类: 加热器、冷却器、冷凝器、再沸器和蒸发器等。 6.7.1 间壁式换热器的类型 1、夹套式换热器 2、沉浸式蛇管换热器 3、喷淋式换热器 4、套管式换热器 5、管壳（列管）式换热器 3、夹套式换热器 2、沉浸式蛇管换热器 蛇管多以金属管弯绕成各种与容器相适应的形状，并沉浸在容器内的液体中。 优点：结构简单，能承受高压，可用耐腐蚀材料制造。 缺点：容器内液体湍动程度低，管外给热系数小。 2、沉浸式蛇管换热器 3、喷淋式换热器 将换热管成排地固定在钢架上。 热流体在管内流动，冷却水在装置上方均匀淋下。 优点：喷淋式换热器传热效果优于沉浸式蛇管换热器。 3、喷淋式换热器 4、套管式换热器 由直径不同的直管制成的同心 套管，并用U形弯头连接而成。 优点：传热系数较大。 原因： （1）管内管外流体流速较大。 （2）冷、热流体可以作纯逆流。 4、套管式换热器 5、管壳式换热器 由壳体、管束、管板和封头组成。 在圆筒形壳体中装有许多平行管束，管的两端焊接在多孔管板上，管外安装有折流档板。 优点：结构紧凑，单位容积传热面积大，传热效率高。 在所有换热器中占据主导地位 5、管壳式换热器 5、管壳式换热器 （1）换热器的程数*** 流体在换热器中流动方向的改变次数n,则程数为（n+1）。 管内流体的行程称管程； 管外流体的行程称壳程。 为了提高管内和管外流体的流速，采用多管程多壳程换热器。 5、管壳式换热器 5、管壳式换热器 5、管壳式换热器 （2）折流档板 增加管间流体的流速，提高湍流程度，增加管间的给热系数。 在Re＞100就达到湍流。 常用折流档板有圆缺形和圆盘形，前者更为常用。 （ 3）换热器的补偿 当冷热流体的温度差大于50℃时，因热膨胀差异引起壳体与管子间的温差应力，使管子挤弯、拉脱或破坏壳体。 补偿方法： （1）壳体上附有膨胀圈 （2）U形管 （3）采用浮头式换热器。 （1）固定管板式换热器 当冷热流体温差不大时，可采用固定管板式换热器。 它结构简单成本低，但清洗困难，不适用于易结垢的流体和温差较大的流体。 如果温差不是很大，可采用带有补偿圈的固定管板式换热器。 （2）浮头式换热器 它两端的管板一端可沿轴向自由浮动。 优点：这种结构完全消除热应力，而且整个管束可从壳体中抽出，便于清洗和检修。 不足:结构复杂，造价较高。 工业应用较多。 （3）U形管换热器 U形管换热器的每根换热管都弯成U形，进出口分别安装在同一管板的两侧，封头以隔板分成两室。 每根管可自由伸缩，与外壳无关。 优点：结构比浮头式换热器简单。 缺点：管程不易清洗，只适用于洁净流体。 6.7.2 管壳式换热器的设计和选用 管壳（列管）式换热器的设计和选用时考虑的问题 管壳（列管）式换热器的给热系数 流体通过换热器的阻力损失 对数平均温度的修正 管壳（列管）式换热器的设计和选用步骤 2008年浙江省化工设计竞赛 2009年浙江省化工设计竞赛 管壳式换热器的设计和选用时考虑的问 1、流体流经管程或壳程的选择 2、流体流动方式的选择 3、换热管规格与排列的选择 4、折流挡板 1、流体流经管程或壳程的选择 （1）腐蚀性流体走管程，以免同时腐蚀。 （2）不洁净、易结垢的流体走管程，可以提高流速，减少结垢，易于清洗； （3）流量小或粘度大的流体走壳程；Re＞100即达湍流。 （4）压力高的流体走管程； （5）被冷却的流体走壳程，便于散热； （6）饱和水蒸气冷凝时，走壳程； （7）对流传热膜系数小的走管程，易于提高流速。 2、流体流动方式的选择 除逆流和并流外，在管壳式换热器中，流体还有多管程多壳程的复杂流动。当流量一定时，程数越多，给热系数越大，对传热有利。但程数增加，流体流动的阻力损失增加。在决定换热器程数时，需权衡。 3、换热管规格与排列的选择 （1）管径的选择 管径越小，传热面积越大，对净洁的流体，管径可选小些，对不净洁和易结垢的流体，管径选大些，便于清洗。 我国用于换热器的管子有二种规格，分别为φ25mm×2.5mm和φ19mm×2mm。 （2）换热器的长度 我国生产的钢管长度为6m和9m，因此标准换热器中管子的长度为1.5m、2 m、3 m、4.5 m、6 m和9m，其中3m和6 m最常见。 换热管规格与排列的选择 （3）换热器中管子的排列方式 排列方式有等边三角形和正方形两种。 等边三角形排列比较紧凑，管外湍动程度高