课件--传热模块.ppt

先通冷却水，并在此过程中必须进行排气操作，确保冷却水程彻底排气。 传热过程中一个最重要、最基本的概念： 从上表可以看出，有相变流体的给热系数较大，一般在103~104；液体的给热系数居中，一般在102~103；气体的给热系数最小，一般在10~102左右。了解各种流体在不同情况下给热系数的数量级，对传热过程的分析十分有用。 传热基本理论 从上表还可以看出，有相变流体的给热系数大于无相变；气体的给热系数小于液体的给热系数；自然对流的给热系数小于强制对流的给热系数。 传热基本理论 传热基本理论 例如：当某换热器的换热效果变差时可能有哪些原因： 冷却水程未进行排气操作； 再沸器、冷凝器壳程开车时未排除不凝气体； 冷却水量不够； 换热器管壁结垢。 某真空精馏塔的塔顶冷凝冷却器是一4管程列管式换热器，传热面积有600m2，在装置开车后始终不能达到预计的传热速率，导致精馏塔塔压偏高，影响正常操作。工厂考虑重新设计制造一个面积更大的换热器。 讨论7：换热操作案例 现场观察 传热基本理论 首先对运行的换热器进行了认真仔细的分析研究，然后在现场进行观察，发现其冷却水的出口温度高达50℃以上，远远超出了42℃的正常指标。 分析 传热基本理论 运用上述观点可以确定这里涉及的是传热热力学问题，即热量平衡问题：冷却水水量偏小，无法将热量及时移走，冷却水的出口温度升高，也降低了传热推动力，减慢了传热速率，导致塔顶蒸汽不能全部冷凝，部分进入蒸汽喷射泵，增加了蒸汽喷射泵的抽汽量，同时增大了物料蒸汽在管内流动阻力，造成塔压升高。 原折流挡板的设置 传热基本理论 采取措施： 传热基本理论 找到原因后在增加冷却水水量上做文章。该换热器是一冷却水走管程，管程数为4程的列管式换热器，经核算重新布置了换热器两封头内的分程隔板，将冷却水的管程数从4程减为两程，并在出口管线上加装阀门控制水量，防止水量增加太多干扰其它换热器的正常工作。改造完成，水量明显上升，冷却水的出口温度大大降低，传热速率加快，换热情况大幅度改善，精馏塔顶压力马上达到正常值。在花很少费用的情况下，改造取得了圆满成功 改造后折流挡板的设置 传热基本理论 归纳分析： 传热基本理论 这里减少了冷却水的管程数，提高了冷却水的供应量，降低了冷却水的出口温度，从而增大了传热推动力，加快了传热速率。而一般认为在传热设计中，我们可以增加冷却水在换热器中的管程数，以增大冷却水的流速，强化传热，增大传热总系数K。怎样解释这一问题呢？ 归纳分析： 传热基本理论 我们知道，循环冷却水是化工装置的重要公用工程，而其上下水压力除了与循环冷却水装置的设计有关外，还受循环水管网运行状态的影响，上下水压差即冷却水通过换热器的压差是所有冷却器对循环冷却水管网共同作用的总体结果，是一个相对确定的指标。这样，在冷却水通过冷却器压差一定的情况下，增加冷却水的管程数反而会减少冷却水的供应量，使其出口温度升高，不利于传热的进行，但在冷却水水量一定的情况下，增加冷却水的管程数则可提高流速，强化传热。 结论： 在换热器的设计中，增加管程数是否有利于传热的进行，关键要看前提，如果水量一定，增加程数则有利于传热；反之，如果压差一定，增加程数则不利于传热。 传热基本理论 讨论7：换热操作案例 某化工装置用工艺水吸收氨气制得60℃ 、浓度为20％的氨水，氨水进入氨水冷却器冷却至40℃后送入氨水储罐供后续工序使用。 氨水冷却器是一个单管程、双壳程的列管换热器，冷却水在管程流动，氨水进入壳程，工艺指标如图所示。 * * 南京化工职业技术学院 化工单元操作-----传热模块 季锦林 2009年5月 讨论1： 冷却器、冷凝器如何开车？ 为什么？ 因为冷却水程留有气体，则暴露在气体中的这部分列管不能发挥传热作用，影响传热速率。具体说： q=KA△tm 式中q——换热器的传热速率， J/S； K——传热总系数，W/m2·K； A——换热器的传热面积，m2； △tm——传热平均温度差，K。 讨论2： 再沸器、冷凝器壳程如何开车？ 为什么？ 再沸器、冷凝器壳程开车时应及时排除不凝气体。 因为在再沸器、冷凝器壳程的不凝气