1、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(kāi)水鍋爐、水杯、冰箱、空調(diào)等。,2、是許多工業(yè)部門(mén)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

2、換熱器,（2）蓄熱式換熱器,溫度較高的場(chǎng)合，但有交叉污染，溫度波動(dòng)大,蓄熱式換熱器,換熱分兩個(gè)階段進(jìn)行。第一階段，熱氣體通過(guò)火格子，將熱量傳給火格子而貯蓄起來(lái)。第二階段，冷氣體通過(guò)火格子，接受火格子所儲(chǔ)蓄的熱量而被加熱。這兩個(gè)階段交替進(jìn)行。,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(kāi)，互不接觸，熱量 由熱流體通過(guò)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,第二節(jié) 列管式換熱器,列管式換熱器,下面我們來(lái)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

3、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(guò)的路程或空間稱為管程。 殼程：從管外（殼體內(nèi)）流過(guò)的流體所經(jīng)過(guò)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(shí)(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(zhǎng)量和殼體自由伸長(zhǎng)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(zhǎng)量必須相等，見(jiàn)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

4、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(jiǎn)單、緊湊、能承受較高的壓力，造價(jià)低， 管程清洗方便，管子損壞時(shí)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(lái)吸收

5、熱膨脹差。,帶膨脹節(jié)的固定管板式換熱器,適用場(chǎng)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(chǎng)合。,（二）浮頭式換熱器,優(yōu)點(diǎn)： 管內(nèi)和管間清洗方便，不會(huì)產(chǎn)生熱應(yīng)力。,缺點(diǎn)： 結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)備笨重，造價(jià)高，浮頭端小蓋在 操作中無(wú)法檢查，密封要求嚴(yán)格，泄漏量不大 時(shí)不易察覺(jué)。,適用場(chǎng)合：殼體和管束之間壁溫相差較大，或介質(zhì)易 結(jié)垢的場(chǎng)合。,浮頭式換熱器,（二）浮頭式換熱器,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

6、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(jiǎn)單，加工制造方便，造價(jià)低，管內(nèi)和管間清洗方便。,缺點(diǎn)：填料處易泄漏。,適用場(chǎng)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(jiǎn)單，價(jià)格便宜，承受能力強(qiáng)，不會(huì)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(shí)不易更換。,適用場(chǎng)合：特別適用于管內(nèi)走清潔而不易結(jié)垢的高溫、高壓場(chǎng)合。,U形管式換熱器,U形管式換熱器,課堂提問(wèn),說(shuō)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