2 传热及换热器-3（课件）- 《化工单元操作》同步教学（化工版）

1/7 二、传热及换热器 2.5认识间壁式换热器 间壁式换热器分类 加热器 冷却器 预热器 全凝器 再沸器 蒸发器 锅炉 2/24 管式 板式 夹套式 热管式 间壁式换热器 按用途分： 间壁式换热器 按结构分： 认识管式换热器 3/24 认识管式换热器 列管式 管式换热器 列管式 4/24 按结构分： 认识管式换热器 列管式 管式换热器 套管式 5/24 按结构分： 套管式 认识管式换热器 列管式 套管式 盘管式 盘管式（蛇管式） 6/24 按结构分： 管式换热器 认识板式换热器 7/24 认识板式换热器 70～80年代是国外PHE（Plate Heat Exchangers)发展的鼎盛时期。 8/24 一般管壳式换热器每m3体积的传热面积约为 150m2左右，而板式换热器可达1500m2左右， 板翅式高达5000 m2左右。 相同条件下，传热量一般 是管壳式换热器的3-5倍。 优点： 高效、紧凑 认识板式换热器 优点： 高效、紧凑 螺旋板 板式换热器 冷流体通道，很窄 热流体通道，很窄 螺旋板 按结构分： 9/24 认识板式换热器 优点： 高效、紧凑 螺旋板 板式换热器 冷流体通 道，很窄 10/24 平板式 按结构分： 热流体通 道，很窄 平板式 认识板式换热器 螺旋板 平板式 11/24 平板式换热器的板 按结构分： 板式换热器 认识板式换热器 优点： 高效、紧凑 螺旋板 平板式 板翅式 12/24 板式换热器 按结构分： 认识夹套式换热器 13/24 认识夹套式换热器 管式 板式 夹套式 14/24 按结构分： 间壁式换热器 认识热管式换热器 15/24 工作介质 热端 间壁式换热器 管式 板式 夹套式 热管式 按结构分： 冷端 认识列管式换热器 16/24 认识列管式换热器 套管式 盘管式 17/24 又称管壳式，该换热器使 用最广泛，技术最成熟。 按结构分： 管式换热器 列管式 认识列管式换热器 顶盖（封头） 18/24 壳体 认识列管式换热器 管束 19/24 管板 认识列管式换热器 挡板 20/24 认识列管式换热器 起到了增大壳体内流体的 湍动程度的目的。 Re>100 就进入了湍流状态。 21/24 横向：圆缺形、环形 纵向 圆缺形挡板 挡板 认识列管式换热器 22/24 管程 壳程 单管程 认识列管式换热器 小常识：  管程数： 单管程、双管程、四管程、六管程 t1 T2 T1 t2 四管程列管式换热器 总管数被平分成四个 管束，管程流体依次 经过这四个管束。 双管程列管式换热器 总管数被平分成两个 管束，管程流体依次 经过这两个管束。 23/24 2 1 通常管程、壳程流体应逆流流动； 液体一般应下进、上出； 如果不得已上进下出， 认识列管式换热器 24/24 应在出口设置液封管或加控制阀。 小常识：   液封  1/7 二、传热及换热器 0.9 0.8 x1=0.5 0.7 0.6 2.6 换热器操作的相关问题 0.3 0.2 x1=4.0 0.1 0 0 1/8 2 4 6 8 0.5 0.4 x1=1.0 x1=2.0 工艺物料出口温度控制方法 0 0 2/8 x1=0.5 x1=1.0 x1=2.0 x1=4.0 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 4 8 6 2 换热器冷、热流体名称 冷、热流体分别称为：（1）冷却剂或加热剂 ，（2）工艺物料 常用的冷却剂或加热剂： 常用的冷却剂有冷却水等，冷却水一般经凉水塔冷却后循环使用； 常用的加热剂有水蒸气、热传导液等。 工艺物料： 可以走管程也可以走壳程； 该侧出口温度需要控制。 小常识：  冷却水一般走管程；  水蒸气一般走壳程。 3/8 工艺物料出口温度的影响因素 间壁式换热器的传热机理： （热流体侧对流传热速率） = （冷流体侧对流传热速率） = （污垢的导热速率） = （传热速率） 间壁式  工艺物料的出口温度大小取决于传热速率的大小 传热速率越快，工艺物料被冷却时其出口温度就越低， 工艺物料被加热时其出口温度就越高。 冷流体 t 结论： 对流传热 热流方向 对流传热 影响因素？ 导热 热流体 4/8 T 工艺物料出口温度的影响因素 热流体 冷流体 对流传热 对流传热 传热温差。传热温差越大，传热推动力越大， 传热速 间壁式 率就越快，工艺物料被冷却时其出口温度就越低，工 艺物料被加热时其出口温度就越高。 5/8 因素1：无相变的冷却剂或加热剂的流量 例如，将冷却剂或加热剂的流量调大， 带走 或带入的热量就会更多，传热速率也就更大。 热流方向 因素2：加热蒸汽的压力 改变加热蒸汽压力，就相当于改变其温度，进而改变 导热 T t 工艺物料出口温度控制方法 方法1：调节无相变冷却剂或加热剂的流量 方法2：改变加热蒸汽的压力 6/8 换热器的开、停车 7/8 换热器的开、 停车  换热器开车时应先开冷流体，后开热流体；  换热器停车时应先关热流体，后关冷流体。 原因1：出于安全方面的考虑； 原因2：不易出现管束与壳体温差过大现象。 8/8 $$