熱交換設(shè)備1換熱器§換熱器§1換熱器的類型一.夾套式用于反應(yīng)器的加熱或冷卻，加熱劑或冷卻劑在夾套內(nèi)通過間壁與反應(yīng)器內(nèi)的物料進行換熱。用蒸汽進行加熱時，蒸汽高進低出。當冷卻時，冷卻水從下部進入，而由上部流出。為提高器內(nèi)物料一側(cè)的給熱系數(shù)，可在器內(nèi)設(shè)置攪拌器，使容器內(nèi)的流體作強制對流。二.管式換熱器1.蛇管式換熱器1.直接混合；2.蓄熱式；3.間壁式2換熱器1）.沉浸式蛇管換熱器結(jié)構(gòu)：由肘管連接的直管，或由盤成螺旋狀的彎管所組成。蛇管形狀主要決定于容器形狀。將蛇管浸沒于容器中，即構(gòu)成蛇管式換熱器。當管內(nèi)通入液體載熱體時，應(yīng)從蛇管的下部通入，當管內(nèi)通入蒸汽加熱時，應(yīng)從蛇管的頂部通入，冷凝水經(jīng)蛇管下部的疏水器排出。優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，能承受高壓；缺點：管外流體給熱系數(shù)小，為強化傳熱，可在器內(nèi)安裝攪拌器。3換熱器2）.噴淋式換熱器噴淋式換熱器的最大優(yōu)點是便于檢修和清洗，對冷卻水水質(zhì)可以適當降低。用作冷卻器。將蛇管成排地固定在鋼架上，被冷卻流體在管內(nèi)流動，冷卻水由管上方的噴淋裝置通過齒型堰板均勻噴灑在蛇管表面而流下，最后收集于排管的底盤內(nèi)。2.套管式換熱器優(yōu)點：構(gòu)簡單，能承受較高壓力，應(yīng)用靈活；缺點：耗材多，占地面積大，難以構(gòu)成很大的傳熱面積，故一般適合于流體流量不大、傳熱負荷較小的場合。結(jié)構(gòu)：直徑不同的金屬管裝配成的同心套管。可根據(jù)換熱要求串聯(lián)使用。程數(shù)可依傳熱面積的大小而增減，并可數(shù)排并列。冷、熱流體一般呈逆流流動，平均傳熱溫差大，并可達到較高的流速，形成湍流，具有較高的傳熱系數(shù)。4換熱器3.列管式1).固定管板式列管式換熱器工業(yè)上使用最廣泛的一種換熱設(shè)備優(yōu)點：單位體積的傳熱面積、處理能力和操作彈性大，適應(yīng)能力強，尤其在高溫、高壓和大型裝置中采用更為普遍。結(jié)構(gòu)：管束與焊接在殼體的兩端管板連接。在殼體內(nèi)，沿管長方向裝置有若干塊折流擋板；優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、造價便宜；缺點：管外不能機械清洗，管板、管子和殼體都是剛性連接，當管壁和殼壁的溫度相差較大時，會產(chǎn)生很大的熱應(yīng)力，甚至將管子從管板上拉脫。解決方法補償圈(或稱膨脹節(jié))。

5換熱器2).U型管式優(yōu)點：管子受熱受冷可以自由伸縮，而與殼體無關(guān)。結(jié)構(gòu)比較簡單，管束可以拔出清洗。缺點：管內(nèi)的機械清洗困難，只能走清潔流體。結(jié)構(gòu)：管子彎制成U型，U型管的兩頭固定在同一塊管板上，與管板連接的封頭內(nèi)用隔板隔成兩室。3).浮頭式結(jié)構(gòu)：一塊管板與殼體固定，另一塊管板可以在殼體內(nèi)來回活動，并連接一浮頭，當管束受熱受冷時即可自由伸縮。浮頭式換熱器各有一個內(nèi)浮頭和一個外浮頭。優(yōu)點：有良好的熱補償性能，管束可從殼體中拔出清洗；缺點：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價較高。6換熱器§4-7-2列管換熱器的設(shè)計和選用一.列管換熱器設(shè)計時應(yīng)考慮的問題1.流體流道的選擇(1)不清潔或易結(jié)垢的物料應(yīng)當流過易于清洗的一側(cè)，對于直管管束，一般通過管內(nèi)，直管內(nèi)易于清洗；(2)需通過增大流速提高h的流體應(yīng)選管程，因管程流通截面積小于殼程，且易采用多程來提高流速；(3)腐蝕性流體宜走管程，以免管束和殼體同時受腐蝕；(4)壓力高的流體宜選管程，以防止殼體受壓；(5)飽和蒸汽宜走殼程，冷凝液易于排出，其h與流速無關(guān)；(6)被冷卻的流體一般走殼程，便于散熱；(7)粘度大、流量小的流體宜選殼程，因殼程的流道截面和流向都在不斷變化，在Re>100即可達到湍流。7換熱器2.流體流速選擇安全性；強化傳熱()；結(jié)垢；壓降(操作費用)。8換熱器3.流體兩端溫度的確定，確定熱負荷冷熱流體進出口溫度由工藝條件給定。加熱劑：由產(chǎn)生加熱劑設(shè)備情況及能量利用確定冷卻水：進口由當?shù)貧夂驐l件估算，通常t2-t1=5~10℃，具體值根據(jù)水源情況確定。4.估算傳熱面積K0的估算9換熱器5.管程數(shù)，管子規(guī)格和排列方式管子規(guī)格：直徑有19×2mm、25×2.5mm；選用長度：1.5m、2m、3m、6m等。換熱管與殼徑(L/D)之比：L/D=4~6。換熱管排列：正三角形、正方形直排、正方形錯排、同心圓排列。管間距：脹接法，t=(1.3~1.5)d0,且t>(d0+6)；焊接法，t=1.25d0。10換熱器11換熱器管程和殼程數(shù)數(shù)的確定在標準系列中中管程數(shù)有1、2、4、、6。采用多多管程時，通通常應(yīng)使每程程的管數(shù)大致致相等，管程程數(shù)m=u/u’。u：適宜流體體；u’：相相同傳熱面積積下單管程換換熱器內(nèi)的流流速。溫差校正系數(shù)數(shù)t>0.8。由于制造、安安裝、檢修的的原因，通常常不采用多殼殼程，可采用用換熱器串聯(lián)聯(lián)代替。6.外殼直徑徑的確定正三角形排列列：正方形排列：：b’：最外層管的的中心與外殼殼內(nèi)壁的距離離，通常b’=1~1.5d0。t：管心距，，mmnn：最外六角對對角線上的管管數(shù)；12換熱器殼體標準尺寸寸殼體外徑,mm325400,500,600,700800,900,10001100,1200最小壁厚,mm81012147.主要附件件主要附件：管板、封頭、、分程隔板、、導(dǎo)流筒、排排氣孔、排液液孔、接管、閥蘭、支座座、折流擋板、防沖板、膨膨脹節(jié)等。13換熱器8.材料選用用根據(jù)操作壓強強、操作溫度度、流體性質(zhì)質(zhì)等來選用材材料。常用材材料有碳鋼、、不銹鋼、低低合金鋼、銅銅、鋁、石墨墨、聚四氟乙乙烯、玻璃等等。10.流體流流動阻力的計計算管程流體阻力力對于多管程換換熱器，流體體總阻力應(yīng)等等于各程直管管阻力、回彎彎阻力及進、、出口阻力之之和（通常忽忽略進、出口口阻力）：14換熱器p1—流體流經(jīng)直管的壓力降，N/m2；p2—流體流經(jīng)回彎管時的壓力降，N/m2；Ft—結(jié)垢修正系數(shù)，25×2.5mm1.4，19×2mm1.5；Ns—串聯(lián)的殼程數(shù)；Np—管程數(shù)。1)直管壓力力降p1可按流體力學(xué)學(xué)的一般公式式進行計算；；2)回彎管中中的壓力降p2由下面的經(jīng)驗驗公式估算：：殼程流體阻力力殼程流體阻力力的計算公式式很多，但由由于殼程流體體的流動狀況況十分復(fù)雜，，由不同的公公式計算的結(jié)結(jié)果相差較大大。埃索法計算殼程壓降降p0的公式：15換熱器p1’—流體橫過管束的壓力降，N/m2；p2’—流體通過折流板園缺時的壓力降，N/m2；Fs

—殼程壓力降的結(jié)垢修正系數(shù)，對于液體取1.5,對于氣體或可凝蒸汽取1.0。通常，液體流流經(jīng)換熱器的的壓力降為0.1～1atm,氣氣體為0.01～0.1atm,設(shè)設(shè)計時，換換熱器的工藝藝尺寸應(yīng)在壓壓力降與傳熱熱面積之間予予以權(quán)衡，使使既能滿足工工藝要求，又又經(jīng)濟合理。。二.列管換換熱器的選用用和設(shè)計計算算步驟1.試算并初初步選設(shè)備規(guī)規(guī)格1）確定流體體在換熱器中中的流道；2）根據(jù)任務(wù)務(wù)計算熱負荷荷；3）選擇擇輔助流體，，選換熱器型型式，確定冷冷熱流體進出出口溫度，計計算定性溫度度，查取物性性參數(shù)；4））計算平均溫溫度差；5））選定K；6）計算S，，根據(jù)初步計計算的S選換換熱器。16換熱器2.計算管程程、殼程壓降降由初選設(shè)備規(guī)規(guī)格計算管程程、殼程壓降降，并檢查計計算結(jié)果是否否滿足工藝要要求。若不，，調(diào)整流速、、確定管程數(shù)數(shù)和折流擋板板，或選擇另另一規(guī)格的設(shè)設(shè)備，再重新新計算。3.校核由選定設(shè)備計計算i、0，確定垢阻Rsi、Rs0，計算K0；計算tm；計算所需要要的傳熱面積積S0；計算富裕度度（換熱器實實際的傳熱面面積nπdL/需要的傳熱面面積S0）=1.05~1.1。。流速≤安全流速；；｜Tw-Tw’｜<3℃;長徑比：L/D=4~6，最大不超過過10.4.附屬設(shè)備備1）接管：→→按標準系系列取整。17換熱器主要參考資料料《化學(xué)工程手手冊，換熱器器設(shè)計》；《鋼制列管式式固定管板換換熱器結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計手冊》；；《化工設(shè)備設(shè)設(shè)計全書》；；《化學(xué)化工物物性數(shù)據(jù)手冊冊》；《石油化工設(shè)設(shè)備設(shè)計選用用手冊》；《化工原理課課程設(shè)計》18換熱器要求求固定定地地點點：：匯匯北北食食堂堂；；任務(wù)務(wù)書書交交回回；；A1圖圖紙紙一一張張；；說明明書書：：右右側(cè)側(cè)留留空空欄欄標標注注主主要要公公式式和和經(jīng)經(jīng)驗驗參參數(shù)數(shù)選選取取依依據(jù)據(jù)；；19換熱熱器器夾套套換換熱熱器器20換熱熱器器浸沒沒蛇蛇管管換換熱熱器器21換熱熱器器噴淋淋換換熱熱器器22換熱熱器器套管換熱熱器23換熱器固定管板板換熱器器24換熱器固定管板板換熱器器25換熱器U形管式式換熱器器26換熱器浮頭換熱熱器27換熱器折流擋板板作用：提高管外外的給熱熱系數(shù)；；形狀：園缺型、、園盤型型、分流流型等；；擋板的形形狀和間間距必須須適當，，方能取取得良好好效果。。以弓形形為例，，缺口的的高度一一般取為為殼體內(nèi)內(nèi)徑的10-40%，，常見的的是20-25%。缺缺口方向向可水平平和垂直直排列。。擋板間距距過大，，流速小小，不能能保證流流體垂直直流過管管束，管管外h；間距過過小，流流動阻力力增加，，且不便便于檢修修。我國系列列標準規(guī)規(guī)定的擋擋板間距距：固定管板板式：150、、300和600mm三種種規(guī)格；；浮頭式：：150、200、300、、480和60