換熱器的分類與列管式換熱器

第 九 章 換 熱 器第 一 節(jié) 換 熱 器 的 分類 第一節(jié) 換熱器的分類前述一 、 定 義 ： 換 熱 器 是 進(jìn) 行 熱 量 傳 遞 的 設(shè) 備 。 1、 如 ： 開 水 鍋 爐 、 水 杯 、 冰 箱 、 空 調(diào) 等 。2、 是 許 多 工 業(yè) 部 門 廣 泛 應(yīng) 用 的 通 用 工 藝 設(shè) 備 。通 常 ， 在 化 工 廠 的 建 設(shè) 中 ， 換 熱 器 約 占 總 投 資的 10 20 。3、 按 工 藝 用 途 不 同 可 分 為 ： 加 熱 器 、 冷 卻 器 、蒸 發(fā) 器 、 冷 凝 器 、 再 沸 器 、 廢 熱 鍋 爐 等 。 3、按工藝用途不同換熱器可分為： 冷 卻 器冷 凝 器蒸 發(fā) 器 （ 發(fā) 生 相 變 ）加 熱 器 （ 一 般 不 發(fā) 生 相 變 ）再 沸 器 廢 熱 鍋 爐 4、按傳熱方式不同換熱器可分為：按 傳 熱 方 式 或 工 作 原 理 分 類（ 1） 混 合 式 換 熱 器 （ 直 接 接觸 式 換 熱 器 ）傳 熱 效 果 好 ， 但 不 能用 于 發(fā) 生 反 應(yīng) 或 有 影響 的 流 體 之 間 直 接 接 觸 式 換 熱 器 熱 流 體 冷 流 體熱 流 體 冷 流 體 （ 2） 蓄 熱 式 換 熱 器溫 度 較 高 的 場 合 ，但 有 交 叉 污 染 ，溫 度 波 動 大 蓄熱式換熱器 冷 流 體 冷 流 體熱 流 體熱 流 體 換 熱 分 兩 個 階 段 進(jìn) 行 。 第 一 階 段 ， 熱 氣體 通 過 火 格 子 ， 將 熱 量 傳 給 火 格 子 而 貯 蓄 起來 。 第 二 階 段 ， 冷 氣 體 通 過 火 格 子 ， 接 受 火格 子 所 儲 蓄 的 熱 量 而 被 加 熱 。 這 兩 個 階 段 交 替 進(jìn) 行 。 （ 3） 間 壁 式 重 點(diǎn) 又 稱 表 面 式 換 熱 器利 用 間 壁 （ 固 體 壁 面 ） 進(jìn) 行 熱 交 換 。冷 熱 兩 種 流 體 隔 開 ， 互 不 接 觸 ， 熱 量由 熱 流 體 通 過 間 壁 傳 遞 給 冷 流 體 。應(yīng) 用 最 為 廣 泛 ， 形 式 多 種 多 樣 ，如 管 殼 式 換 熱 器 、 板 式 換 熱 器 等 列 管 式 換 熱 器 下 面 我 們 來 看 一 看 列 管 式 換 熱 器 的 基 本 結(jié) 構(gòu) 列 管 式 換 熱 器 的 組 成 ： 固 定 管 板 式 換 熱 器浮 頭 式 換 熱 器U形 管 式 換 熱 器填 料 函 式 換 熱 器一 、 列 管 式 換 熱 器 的 類 型根 據(jù) 結(jié) 構(gòu) 特 點(diǎn) 的 不 同 可 分 為 ： （ 一 ） 固 定 管 板 式 換 熱 器固 定 管 板 式 換 熱 器 固 定 管 板 式 換 熱 器 的 管 子 、 管 板 和 殼 體 剛性 地 連 在 一 起 。注 ： 管 程 ： 管 內(nèi) 流 體 所 經(jīng) 過 的 路 程 或 空 間 稱為 管 程 。 殼 程 ： 從 管 外 （ 殼 體 內(nèi) ） 流 過 的 流 體所 經(jīng) 過 的 路 程 或 空 間 稱 為 殼 程 。 溫差應(yīng)力一、管壁與殼壁溫度差引起的溫差應(yīng)力 1、 溫 差 應(yīng) 力 產(chǎn) 生 的 原 因 殼 體 與 管 子 的 膨 脹 與 壓 縮 當(dāng) 操 作 時 (圖 b),殼 體和 管 子 的 溫 度 都 升 高 ,若 管壁 溫 度 高 于 殼 壁 溫 度 ,則 管子 自 由 伸 長 量 和 殼 體 自 由 伸長 量 不 同 ， 由 于 管 子 與 殼 體是 剛 性 連 接 ， 所 以 管 子 和 殼體 的 實(shí) 際 伸 長 量 必 須 相 等 ，見 圖 c， 因 此 就 出 現(xiàn) 殼 體 被拉 伸 ， 產(chǎn) 生 拉 應(yīng) 力 ； 管 子 被壓 縮 ， 產(chǎn) 生 壓 應(yīng) 力 。 此 拉 、壓 應(yīng) 力 就 是 溫 差 應(yīng) 力 。 3、 溫 差 應(yīng) 力 的 補(bǔ) 償 減 少 殼 體 與 管 束 間 的 溫 度 差 裝 設(shè) 撓 性 構(gòu) 件 將 傳 熱 膜 系 數(shù) 大 的 流 體 通 入 管 間 空 間用 得 最 多 的 是 在 固 定 管 板 式 換 熱 器 的 殼 體 上 裝 設(shè)波 形 膨 脹 節(jié) 裝 有 膨 脹 節(jié) 的 固 定 管 板 式 換 熱器 只 能 在 管 壁 與 殼 壁 溫 差 低 于6070 及 課 程 流 體 壓 力 不 高 的 情況 下 使 用 。 使 殼 體 和 管 束 自 由 熱 膨 脹 換 熱 器 的 管 束 有 一 端 能 自 由 伸 縮 ， 這 樣 殼 體 和 管束 的 熱 脹 冷 縮 便 互 不 牽 制 ， 可 自 由 地 進(jìn) 行 。 所 以這 種 結(jié) 構(gòu) 完 全 消 除 了 熱 應(yīng) 力 。優(yōu)點(diǎn)：結(jié) 構(gòu) 簡 單 、 緊 湊 、 能 承 受 較 高 的 壓 力 ， 造 價 低 ，管 程 清 洗 方 便 ， 管 子 損 壞 時 易 于 堵 管 或 更 換 。缺 點(diǎn) ： 不 易 清 洗 殼 程 ， 殼 體 和 管 束 中 可 能 產(chǎn) 生 較 大 的熱 應(yīng) 力 。 為 減 少 熱 應(yīng) 力 ， 通 常 在 固 定 管 板 式 換 熱 器 中 設(shè) 置 柔 性 元件 （ 如 膨 脹 節(jié) 、 撓 性 管 板 等 ） ， 來 吸 收 熱 膨 脹 差 。帶 膨 脹 節(jié) 的 固 定 管 板 式 換 熱 器圖 7-2 固 定 管 板 式 換 熱 器 圖 7-3 帶 補(bǔ) 償 器 的 固 定 管 板 式 換 熱 器適 用 場 合 ： 適 用 于 殼 程 介 質(zhì) 清 潔 ， 不 易 結(jié) 垢 ， 管 程 需 清洗 以 及 溫 差 不 大 或 溫 差 雖 大 但 是 殼 程 壓 力 不 大 的 場 合 。 （ 二 ） 浮 頭 式 換 熱 器優(yōu)點(diǎn)： 管 內(nèi) 和 管 間 清 洗 方 便 ， 不 會 產(chǎn) 生 熱 應(yīng) 力 。缺點(diǎn)： 結(jié) 構(gòu) 復(fù) 雜 ， 設(shè) 備 笨 重 ， 造 價 高 ， 浮 頭 端 小 蓋 在 操 作 中 無 法 檢 查 ， 密 封 要 求 嚴(yán) 格 ， 泄 漏 量 不 大 時 不 易 察 覺 。 適用場合：殼 體 和 管 束 之 間 壁 溫 相 差 較 大 ， 或 介 質(zhì) 易 結(jié) 垢 的 場 合 。浮 頭 式 換 熱 器圖 7-4 浮 頭 式 換 熱 器 （ 二 ） 浮 頭 式 換 熱 器浮 頭 式 換 熱 器圖 7-4 浮 頭 式 換 熱 器 浮 頭 式 換 熱 器 的 一 端 管 板 與 殼 體 固 定 連 接 ， 另一 端 則 不 與 殼 體 連 接 ， 用 一 較 小 的 端 蓋 或 管 箱 單 獨(dú)密 封 ， 稱 為 浮 頭 。 （ 三 ） 填 料 函 式 換 熱 器 填 料 函 式 密 封填 料 函 式 換 熱 器 填 料 函 式 換 熱 器 是 將 浮 頭 式 換 熱 器 的 浮頭 移 到 殼 體 外 邊 ， 浮 頭 與 殼 體 之 間 采 用 填 料函 進(jìn) 行 密 封 。 （ 三 ） 填 料 函 式 換 熱 器優(yōu)點(diǎn)：結(jié) 構(gòu) 簡 單 ， 加 工 制 造 方 便 ， 造 價 低 ， 管 內(nèi) 和 管 間 清 洗 方 便 。 缺點(diǎn)：填 料 處 易 泄 漏 。 適用場合： 4MPa 以 下 ， 且 不 適 用 于 易 揮 發(fā) 、 易 燃 、 易 爆 、 有 毒 及 貴 重 介 質(zhì) ， 使 用 溫 度 受 填 料 的 物 性 限 制 。填 料 函 式 密 封填 料 函 式 換 熱 器 （ 四 ） U形 管 式 換 熱 器U型 管 式 換 熱 器優(yōu)點(diǎn)：結(jié) 構(gòu) 簡 單 ， 價 格 便 宜 ， 承 受 能 力 強(qiáng) ， 不 會 產(chǎn) 生 熱 應(yīng) 力 。缺點(diǎn)：布 管 少 ， 管 板 利 用 率 低 ， 管 內(nèi) 清 潔 困 難 ， 管 子 壞 時 不 易 更 換 。適用場合：特 別 適 用 于 管 內(nèi) 走 清 潔 而 不 易 結(jié) 垢 的 高 溫 、 高 壓 場 合 。圖 7-6 U形 管 式 換 熱 器 U形 管 式 換 熱 器 U形 管 式 換 熱 器 課 堂 提 問說 出 換 熱 器 類 型固 定 管 板 式 換 熱 器 浮 頭 式 換 熱 器U形 管 式 換 熱 器填 料 函 式 換 熱 器 小 結(jié)1、 換 熱 器 的 分 類 ， 按 傳 熱 方 式 不 同 分 為1） 混 合 式 換 熱 器2） 蓄 熱 式 換 熱 器3） 間 壁 式 換 熱 器2、 列 管 式 換 熱 器 的 類 型 作 業(yè) 布 置1、 換 熱 器 按 工 藝 用 途 分 為 哪 幾 類 ？2、 什 么 是 管 程 ？ 什 么 是 殼 程 ？3、 列 管 式 換 熱 器 根 據(jù) 結(jié) 構(gòu) 特 點(diǎn) 的 不 同 分為 哪 幾 種 類 型 ？ 謝 謝 ！ ！