再沸器机械设计说明.doc

再沸器机械设计说明书 2005.7 PAGE 26 - 2 - 请请请不要更改本文档的数 前 言 第一节 换热器的主要形式 换热器是一种进行热交换操作的工艺设备，广泛应用于化工、炼油、动力、冶金、原子能、造船、食品、制冷、建筑、电子、航空等工业部门中。它不仅可以单独作为加热器、冷却器等使用，而且是一种化工单元操作的重要附属设备，因此在化工生产中占有重要的地位。通常在化工厂的建设中换热器投资比例为11%，在炼油厂中高达40%。随着化学工业的迅速发展及能源价格的提高，换热器的投资比例将进一步加大，因此，对换热器的研究备受重视，从换热器的设计、制造、结构改进到传热机理的研究一直十分活跃，一些新型高效换热器相继问世。 在化工生产中，换热器是主要的工艺设备之一。例如，在氮肥生产中，氮气与氢气的混和气体要在500℃ 在制冷工业中，以食品冷藏业常用的以氨为制冷剂的蒸汽压缩制冷装置为例，经过压缩机压缩后的气态氨在冷凝器中被冷凝为液体；液化后的高压液态氨在膨胀机或截流阀中绝热膨胀，使温度下降到远低于周围环境的温度；这种低温氨流体在流经蒸发器时（布置在冷藏室中）吸热蒸发而回复到原先进入压缩机时的氨气状态。然后，再重复新的循环。在其他各种制冷装置中，都存在着冷凝器和蒸发器等换热器。 在火力发电厂中，装有空气预热器、燃油加热器、给水加热器、蒸汽冷凝器等一系列的换热器。其实，蒸汽锅炉本身也可以看作是一个大型复杂的换热器。燃料在炉膛中燃烧产生的热量，通过炉膛受热面、对流蒸发受热面、过热器及省煤气加热工质，使工质汽化、过热成为能输往蒸汽轮机的符合要求的过热蒸汽。 在核电厂中，蒸汽发生器是一项很重要的的工艺设备。核燃料裂变所产生的大量的热量首先传给冷却剂，冷却剂在蒸汽发生器中再将热量传给水、使水汽化成蒸汽，由蒸汽来转动汽轮发电机发电。此外，在核电厂系统中还装有各种加热器、蒸汽冷凝器等换热器。 在动力、化工、制冷等工业中，换热器不仅是不可缺少的工艺设备，而且在金属消耗和投资方面也占有较大的比例。在火力发电厂中，如果将锅炉也作为换热设备，则换热器的投资约占电厂总投资的70%左右。在一般石油化工企业中，换热器的投资约占总投资的40%～50%；在现代石油化工企业中约占30%～40%。在一般制冷机中，蒸发器的金属消耗量约占制冷机金属消耗总量的30%～40%。 第二节 再沸器的主要分类 由于工业生产中作用换热器的目的和要求各不相同，换热设备的类型也多种多样。由于换热器的种类繁多，用途广泛，因此出现了多种分类方法，常见的有以下几种： 按换热器的工作原理或传热方式分 表面式换热器（又称间壁式换热器） 在这类换热器中，冷热两种流体进入换热器后被固体壁面隔开，互不接触，热量由热流体通过壁面传给冷流体。表面式换热器的应用广泛，形式很多，各种管式换热器和板式结构换热器都属此类。 直接接触式换热器（又称混合式换热器） 在这类换热器中，冷热两种流体直接接触彼此混合彼此混合进行换热，如冷水塔、湿式混合冷凝器、空调工程中的喷淋室等。这种换热方式效果好，所用设备也较简单，但必须在工艺上允许两种流体混合的情况下才能使用。 蓄热式换热器（又称回热式换热器） 此类换热器是借助于热容量较大的固体蓄热体，把热量从高温流体传递给低温流体的换热器。当高温流体流过蓄热体壁面时，热量由高温流体传给蓄热体，使蓄热体壁面温度升高。然后再让低温流体流过蓄热体的壁面，这时蓄热体把热量释放给低温流体，使低温流体的温度升高，如此周而复始。锅炉中的旋转式空气预热器就是一种蓄热式换热器。 使用蓄热式换热器时，两种流体多少会有些混合，如果这种微量掺杂也不允许的话，则不能采用蓄热式换热器。 中间载热体换热器 此种换热器是把两个表面式换热器由在其中循环的载热体连接起来的换热器。载热体在高温流体换热器和低温流体换热器之间循环，在高温流体换热器接受热量，在低温流体换热器把能量释放给低温流体。属于这一类型的换热器有热管式换热器、液体（或气体）偶联的间接换热器等。 虽然直接接触式和蓄热式换热设备具有结构简单，制造容易等特点，但由于在换热过程中，有高温流体和低温流体相互混合或部分混合，使其在应用上受到限制。因此工业上所用换热设备以间壁式换热器居多。间壁式换热器的类型也是多种多样，从其结构上大致可分为管式换热器和板式换热器。管式换热器主要包括蛇管、套管和列管式换热器；板式换热器主要包括型板式、螺旋板式和板壳式换热器。不同类型的换热器各有自己的优缺点和使用条件。一般来说，板式换热器单位体积的传热面积越大，设备紧凑（250～1500m2/m3）,材耗低（15㎏/ m3），传热系数大，热损失小。但承压能力较低，工作介质的处理量较少，且制造加工较复杂，成本较高。而管式换热器虽然在传热性能和设备的紧凑型上不及板式换热器，但它具有结构