过程装备基础第二版课件教学课件 ppt 作者 朱孝钦 刘俊明 主编第17章 传热与传质设备.ppt

* (3)换热设备进行合理选型和正确设计的基本要求是： 1)满足工艺要求； 2)使用安全可靠； 3)便于换热设备的安装、操作、维修和清洗； 4)经济合理。 (4)换热设备的设计、制造、安装、维护都必须遵守GB 150《压力容器》和GB 151《管壳式换热器》的有关规定。 * (5)管壳式换热设备 1)具有结构坚固、可靠性高、选材范围广、适应性强等优点。 2)种类及适用场合 ① 固定管板式换热设备：适用于壳程介质清洁且不易结垢，管、壳程两侧温差不大或温差较大但壳侧压力不高的场合。 ② 浮头式换热设备：仅适用于管、壳程温差较大或介质易结垢需清洗的场合。 * ③ Ｕ形管式换热设备：特别适用于管内走清洁而不易结垢的高温、高压、介质腐蚀性大的物料。 ④ 填料函式换热设备：只是在低压与小直径的场合下使用，且不宜处理易挥发、易燃、易爆、有毒介质。 ⑤ 釜式重沸器：适用于管、壳程温差较大的场合，清洗、维修方便。尤其适用于不清洁、易结垢介质，并能承受高温、高压的场合。 * 3)主要机械特征 管壳式换热设备实际上可认为是由压力容器(外壳)加传热内件构成，其中压力容器即为壳体、封头和支座等，而传热内件则包括管束、管板、折流板和管箱等。 由于管壳式换热设备的壳体内需要安置管束、管板和折流板等零部件，为了便于安装、检修和维护，因而一般采用圆筒形结构，通常由钢板卷焊而成。壳体的材料取决于壳程内流体介质是否具有腐蚀性。 * 由于无缝钢管结构简单、制造容易，因此，换热管通常采用无缝钢管。不过，为了强化传热，也可采用翘片管、螺纹管、波纹管等其他形式的强化换热管。 管板是管壳式换热设备中重要元件之一，其功能主要是用于连接换热管，并将管程和壳程分隔开来，避免管程和壳程的流体介质相混合。管板的结构与管壳式换热设备的类型有关，相应也有平板式、浮头式、U形管式和双管板等多种结构形式，其中平板式管板在中低压换热设备中最为常用。管板的材料取决于换热流体介质的性质。 * 换热管与管板常用的连接方法主要有强度胀接、强度焊接和胀焊并用。 在壳程内设置折流板的目的是为了提高壳程流体的流速，增加湍动程度，增大壳程流体的传热系数，同时也可减少结垢。在卧式换热设备中，折流板还起到支撑管束的作用。 管箱位于管壳式换热设备的两端，其作用是将管道输送的流体均匀分布到各换热管以及把换热管内流体汇集在一起送出换热设备。在多管程换热设备中，管箱还起着分隔管程、改变流向的作用。 * 膨胀节是一种能够自由伸缩的弹性补偿元件，由于它的轴向柔度大，当管束和壳体由于壁温不同而产生膨胀差时，可以通过膨胀节有效地起到补偿轴向变形的作用，从而降低温差应力。 管壳式换热设备的设计内容包括两部分：一是管壳式换热设备的工艺设计，根据过程原理和生产工艺要求进行设计；二是管壳式换热设备的机械设计，应根据GB 151《管壳式换热器》的规定和要求进行设计。 * 3.塔设备 (1)它的外形是一个立式压力容器，其高度比直径大得多，有点像塔，故称为塔设备。 (2)作用：塔设备是一种使气(汽)-液或液-液两相之间进行充分接触并实现相际间传质与传热过程的设备，如蒸馏、吸收、洗涤、增湿以及气、液直接接触换热等过程都是在塔设备内进行的。 * (3)分类 1)按操作压力分为加压塔、常压塔及减压塔； 2)按单元操作分为精馏塔、吸收塔、解吸塔、萃取塔等； 3)按内件结构分为填料塔、板式塔两大类。 (4)在进行填料塔和板式塔的选型时，应根据具体情况进行选用。 * (5)工业生产对塔设备的主要要求如下： 1)生产能力大，即气液处理量大； 2)高的传质、传热效率； 3)操作稳定、操作弹性(最大负荷对最小负荷之比)大； 4)流体流动的阻力小； 5)结构简单可靠，材料耗用量小，制造安装容易，以达到降低设备投资的要求。 * (6)塔设备的总体结构 塔设备的基本结构可以分为如下几个部分： ① 塔体 包括筒节、封头及可能采用的设备法兰等。 ② 内件 填料及其支承装置或塔板及其附件。 ③ 支座 是塔体与基础的连接结构。 ④ 附件 包括人孔、手孔，物料进出管，仪表检测管，液体和气体的分配装置，以及塔外的操作平台、扶梯、吊柱等。 * (7)塔设备的主要机械特征 塔设备实际上可认为是由压力容器(外壳)加传质内件构成，其中压力容器即为塔体和支座等，而传质内件则包括填料及其支承装置或塔板及其附件等。 塔体即为塔设备的外壳，它一般是由等直径、等厚度的圆筒和上、下封头组成，只有在大型塔设备中，也可采用不等直径、不等厚度的塔体。塔体的材料取决于塔体内介质是否具有腐蚀性。 * 塔设备的支座是塔体与基础的连接结构，需要起到支承塔设备重量和固定塔设备位置的双重作用。由于塔设备较高