换热器结构原理选型及操作.ppt

关于换热器结构原理选型及操作
第1页，讲稿共92张，创作于星期一
换热器
一、概述
在炼油、化工生产中，绝大多数的工艺过程都有加热、冷却和冷凝的过程，这些过程总称为换热过程。传热过程的进行需要一定的设备来完成在原换热器的壳程筒体上增加一个放大筒节用以扩散壳程流体，并使流体从换热器壳程的两端进入壳程，从而避免了在换热器布管时考虑布管弓形的高，而使增加了同规格上换热器的布管数目并有效利用了换热器前后端的换热管从而增大了有效换热面积。
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2）固定管板式换热器
这类换热器的结构简单，重量轻，造价较低，在相同的壳层情况下，可较其他型式的列管换热器多排一些传热管子。但是壳体与管程之间的流体的温差不能太大，因温差太大时，会产生较大的热应力，使管子与管板结合处松脱而产生泄漏。此外这类换热器因管板是固定的，所以在检修，更换管子或清洗壳层时，都比较困难。此换热器适用于壳程介质不易结垢，或是有结垢但可进行化学清洗的场合；壳壁与管壁因温度差而引起的膨胀量之差不大，或膨胀差虽大但壳程压力不高的情况。
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总体结构图
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3）U型管式换热器
这种换热器不同于固定管板式和浮头式，只有一块管板，换热管作为U字形、两端都固定在同一块管板上；管板和壳体之间通过螺栓固定在一起。这种换热器结构简单、造价低，管束可在壳体内自由伸缩，无温差应力，也可将管束抽出清洗且还省了一块管板；但U形管管内清洗困难且管子更换也不方便，由于U形弯管半径不能太小，故与其他管壳式换热器相比布管较少，结构不够紧凑。它适用于冷热流体温差较大、管内走清洁不易结垢的高温、高压、腐蚀性较大的流体的场合。
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总体结构图
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4）釜式换热器
～，管束偏置于壳体的下方，液面淹没管束，使管束上部形成一定的汽液分离空间。此换热器多用来做蒸发器、分馏塔的重沸器或简单的废热锅炉。根据需要，管束可以是固定管板型、浮头型或U型管型。
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5）折流杆管壳式换热器
折流杆换热器主要特点是：壳程不再设置折流板，而由折流杆组成的折流圈来代替折流板，既对管子起支撑作用，又对流体起扰动作用，藉以达到强化传热的目的。
折流杆管壳式换热器的结构特点：折流杆换热器的核心部分是由一系列焊有折流杆的折流圈组成折流圈笼。图5-1为折流圈的示意图。图5-2则为折流圈笼和管板的组装图。
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图5-1 折流圈的示意图
1—壳体； 2—折流圈； 3—折流杆
dbi、db0、d0—分别为折流圈的内径、外径和壳体内径
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图5-2 折流圈笼和管板的组装图
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从以上两图可以看出折流杆是均匀地焊在折流圈上，每一个折流圈侧相隔一定的距离，按一定排列分别焊接在拉杆上，从而形成一个折流圈笼。折流杆可以是圆形、方形或长方形。通常相邻两个折流圈的折流杆其方向是互相垂直的，即如果前一个折流圈的折流杆是垂直布置的，则后一个折流圈的折流杆就为水平布置。传热管穿过折流圈时可以有不同的情况，例如可以是两根折流杆中间夹一根传热管子，也可以是两根折流杆之间夹两根传热管。而且前后折流圈的折流杆与传热管之间也可以有不同的组合情况。
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例如前面折流圈的折流杆是水平地支撑第1、3、5-----排传热管，随后一个折流圈的折流杆则是垂直地支撑第2、4、6-----排传热管，然后依次交替布置。当然也可以有其它的组合和布置方式，但不论何种布置方式都必须保证每根传热管能被四个折流圈的四根折流杆从四个方向将其牢牢固定。折流圈中的折流环可以用圆杆、方杆或方条制作，其内径等于管束的外径，其外径则等于壳体内径减去设计标准所规定的间隙。折流环的形式有杆式、板式和带式三种。其中板式折流环的径向厚度大于纵向厚度，而带式折流环的径向厚度小于纵向厚度。
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优点：
①、不易发生诱导振动损失；
②、传热死区小，传热效率提高20%以上； ③、压降小；
④、抗垢性能优良；
⑤、有强化冷凝的机理；
⑥、适用于换热器大型化，特别是在核电换热器应用；适用于冷凝、沸腾场合的换热器； ⑦、适用于压缩机级间冷却和烟气预热器。
缺点：
①、在低雷诺数Re＜6000（液相）