静设备课题三换热器.ppt

第三单元 静设备 课题二 换热器 分课题一 换热器的分类及性能特点 一、换热器的分类 （三）按换热器传热面形状和结构分类 （1）管式换热器 管式换热器通过管子壁面进行传热，按传热管的结构不同，可分为列管式换热器、套管式换热器、蛇管式换热器和翅片管式换热器等几种，管式换热器应用最广。 （2）板式换热器 是通过板面进行传热，按传热板的结构形式，可分为平板式换热器、螺旋板式换热器、板翅式换热器等几种。 （3）特殊型式换热器 这类换热器是指根据工艺特殊要求而设计的具有特殊结构的换热器，如回转式换热器、热管换热器、同流式换热器等。 （四）按换热器所用材料分类 （1）金属材料换热器 金属材料换热器是由金属材料制成，常用金属材料有碳钢、合金钢、铜及铜合金、铝及铝合金、钛及钛合金等。由于金属材料的热导率较大，故该类换热器的传热效率较高，生产中用到的主要是金属材料换热器。 （2）非金属材料换热器? 非金属材料换热器由非金属材料制成，常用非金屑材料有石墨、玻璃、塑料以及陶瓷等。该类换热器主要用于具有腐蚀性的物料由于非金属材料的热导率较小，所以其传热效率较低。 二、换热器的性能特点 （一）管式换热器 （1）列管换热器 ①固定管板式换热器 ②浮头式换热器 ③U形管式换热器 ④填料函式换热器 ⑤釜式换热器 （2）套管换热器 （3）蛇管换热器 　①沉浸式蛇管换热器 ②喷淋式蛇管换热器 （4）翅片管换热器 （二）板式换热器 （1）夹套换热器 （2）平板式换热器 （3）螺旋板式换热器 （4）板翅式换热器 （5）热板式换热器 （三）热管换热器 分课题二 列管换热器的结构及选择 一、列管换热器的结构 （一）壳体 （二）换热管 （1）换热管的形式 （2）换热管材料 （3）换热管规格、管间距和换热管的布置 （3）换热管规格、管间距和换热管的布置 ①管子的规格包括管径和管长。 ②管间距 ③换热管的布置 （三）管板 （1）固定管板式换热器管板结构 （2）浮头式、U形管、填料函式换热器管板 浮头式的活动管板即为一开孔圆平板；而U形管式只有一块固定管板，没有活动管板。填料函式的活动管板通常为一开孔圆平板加上短节圆筒形壳体。而三者的固定管板一般不兼作法兰，不受法兰力矩的作用，且与壳体采用可拆连接方式。其结构形式与壳体的连接见图3-2-20。 （3）管子在管板上的连接 ①强度胀接 ②强度焊接 强度焊接是指保证换热管与管板连接密封性和抗拉脱强度的焊接。其特点是制造加工简单，连接处强度高，但不适应于有较大振动和容易产生间隙腐蚀的场合。强度焊接管孔结构见图3-2-22。 ③胀焊结合 （4）管板的强度 ①开孔对管板的削弱。 ②管板周边支承形式的影响。 ③温差的影响。 ④管板强度理论简介 （四）管箱、折流板，挡板 （1）管箱 （2）折流板与支撑板 （3）挡板 （3）挡板 （五）温差补偿装置 在固定管板式换热器中，管束与壳体是刚性连接的。当管程流体温度较高而壳程流体温度较低时，管束的壁温高于壳体的壁温，管束的伸长要大于壳体的伸长，使得壳体受拉而管束受压，在壳壁上和管壁上产生了应力。这个应力是由于管壁与壳壁的温度差引起的，称为温差应力或热应力。当管程流体温度较低而壳程流体温度较高时，则壳体受压而管束受拉。 二、流体通过换热器的流动阻力(压力降)的计算 （1）管程流动阻力的计算 （2）壳程阻力的计算 三、列管式换热器选型 （一）列管式换热器选型时应考虑的问题 （1）流动空间的选择 ①不洁净或易结垢的流体宜走管程，因为管程清洗较方便； ②腐蚀性流体宜走管程，以免管子和壳体同时被腐蚀，且管子便于维修和更换； ③压力高的流体宜走管程，以免壳体受压，以节省壳体金属消耗量； ④被冷却的流体宜走壳程，便于散热，增强冷却效果； ⑤高温加热剂与低温冷却剂宜走管程，以减少设备的热量或冷量的损失； ⑥有相变的流体宜走壳程，如冷凝传热过程，管壁面附着的冷凝液厚度即传热膜的厚度，让蒸汽走壳程有利于及时排除冷凝液，从而提高冷凝传热膜系数。 ⑦有毒害的流体宜走管程，以减少泄漏量； ⑧粘度大的液体或流量小的流体宜走壳程，因流体在有折流挡板的壳程中流动，流速与流向不断改变，在低Re100的情况下即可达到湍流，以提高传热效果； ⑨若两流体温差较大时，对流传热系数较大的流体宜走壳程。因管壁温接近于α较大的流体，以减小管子与壳体的温差，从而减小温差应力。 （2）流速的选择 （3）加热剂(或冷却剂)进、出口温度的确定方法 通常，被加热(或冷却)流体进、出换热器的温度由工艺条件决定，但对加热剂（或冷却剂）而言，进、出口温度则需视具体情况而定。 （4）列管类型的选择 对热、冷流体的温差在50℃以内时，不需要热补偿，可选