15南京工业大学备课笔记第六节换热设备heatex.docVIP

PAGE PAGE 15 南京工业大学 备课笔记 第六章 换热设备 Heat Exchanger 6.1 概述 Introduction 6.1.1 换热设备的应用 Application 换热设备:使热量从热流体传递到冷流体的设备。 在化工厂中，换热设备的投资约占总投资的10—20%， 重量约占总重量的40%以上。 其损坏率在所有化工设备损坏的比例中所占比重约为27%。 应用：加热，冷却，余热回所，提高热能利用率，降低消耗，提高经济效益。 6．1．2 换热设备的分类及其特点 Classification and Characteristics 分类方式有几种。 按作用分：冷却器，加热器。 按传热面分：管式，板式，扩展面式。 6．1．2．1 按作用原理或传热方式分类 （1）直接接触式换热器： 利用冷，热流体直接接触，彼此混合进行换热的， 设备中设置填料和栅板，以增加接触面积。 优：传热效率高，结构简单，价格低。 适用：允许两种流体混合的场合。 （2）蓄热式换热器： 由固体构成一蓄热体，冷热流体交替与之接触，借此热量从热流体传递到冷流体。 适用：允许两种流体少量混合，气-气热交换。 （3）间壁式换热器 用固体壁将二种冷热流体隔开，热量由热流体通过间壁传递给冷流体的换热器。 （4）中间载热体式换热器 将二个间壁式换热器，通过一在其中循环的热载体连接起来。 如：热管式换热器。 6．1．2．2 间壁式换热器 工业生产中应用最为广泛，结构形式也相当多。 管式换热器 Tubular 通过管子壁面进行传热。 优：结构牢固，可靠，适应性强，易于制造，能承受较高压力和强度。 不足：换热效率、结构紧凑、金属消耗（单位传热面积）不如其他换热器。 [1]蛇管式换热器 Pipe coil 将管子（金属、非金属）按需要弯成所需的形状，如圆盘形、螺旋形等。 沉浸式 submerged 使用时将蛇管浸在被加热（冷却）介质的容器中。 优：结构简单，造价低，管子可承受较大流体压力。 缺：管外流体流速小，传热系数较低，效率低。 适用：高压流体的冷却等。 喷淋式 sprayed 冷却水由喷淋装置均匀淋下。 优：传热系数大，便于检修，清洗。 缺：体积大，冷却水用量大，效果不理想。 [2]套管式换热器 double-pipe 两种直径不同的管子组装成同心管，一种流体走内管，另以种流体走内、外管之间。 优：结构简单，工作适应范围大，传热面积可增减。 缺：单位传热面的金属消耗量大，检修、清洗较麻烦。 适：高温、高压、小流量，传热面不大的场合。 [3]管壳式换热器 shell-and-tube 优：结构坚固，适应性广，易制造，生产成本低。 不足：传热效率、结构紧凑性等不如新型高效换热器。 [4] 缠绕管式换热器 传热管按螺旋线形状交替缠绕，相邻两层螺旋形传热管的螺旋方向相反。管内可通一种介质（单通道型），也可分别通过几种不同的介质（多通道型）。 　　　　适用：同时处理多种介质，小温差传递较大热量。 　（２）板面式换热器 plate 　　　　通过板面进行传热。 　　　　优：传热性能比管式好，强化了传热，生产成本较低。 　　　　缺：耐压性能不如管式。 　　　Ａ。螺旋板式换热器 spiral 　　　　　由二张卷成螺旋状金属板作为传热面。 　　　　优：结构紧凑，传热效率高，制造简单，材料利用率高。 　　　　缺：高粘度流体、含有固体颗粒的悬浮液的唤热。 　　　Ｂ。板式换热器 plate and frame 　　　　　由许多薄金属板组成传热面，类似板框式压滤机。 　　　　　板表面制成波纹形或槽形，以增大流体湍流程度，二板间边缘用垫片夹紧，以防泄漏。 　　　　优：结构紧凑，使用方便，便于清洗，较高的传热效率。 　　　　缺：密封周边长，易渗漏，承压能力低，流通狭窄，处理量小，阻力大。 　　　　适用：经常需清洗，环境要求紧凑的。 　　　Ｃ。板翅式换热器 plate-fin 在二块平行金属板之间放置一种波纹状金属翅片，若干板束组装在一起。 优：结构紧凑，单位体积内传热面积大，传热系数大，适应性广。 缺：结构复杂，难以清洗和检修，造价高，流道小。 适用：低温或超低温的场合，多种不同的流体在同一设备中操作。 板壳式换热器 shell-and plate 由若干板束放在一壳体中组成，介于管壳式和板式之间的一种换热器