1、17.1 换热设备 17.1.1 概述,第17章 传热与传质设备,分类,混合式、蓄热式、间壁式,冷却器、加热器、冷凝器、热交换器、再沸器、废热锅炉,作用原理,传热面的 形状与结构,蛇管式、套管式、管壳式、板面式、热管式等,作用目的,应用：板式换热器早期应用于乳品、啤酒、果汁等生产中；民用实施方面，如宾馆、住宅、办公楼等场合的供热、空调和生活用水供应等也广泛用板式换热器；板式换热器应用于化工、石油、电力、冶金等工业部门，创始于20世纪4050年代。 标准：GB 16409-1996板式换热器，适用于设计压力不大于2.5MPa的板式换热器，设计温度受垫片材料的允许使用温度限制。,传热性能好：不存在
2、流动死区，水水换热时总传热系数可达3000W/(m2K). 自洁能力强、污垢热阻小。 散热损失小。 传热温差，可充分利用低温热源。 温差应力小。 内外压差较大时，螺旋板存在稳定性问题。 检修难度大。,螺旋板式换热器,17.1.2 管壳式换热设备,优点：结构坚固，选材范围广，适应性强，制造容易，生产成本低，清洗方便，处理量大，可靠性高，能承受高温高压。 结构型式：固定管板式，浮头式，填料函式，U形管式等。 主要组合部件（GB151）：前端管箱、壳体、后端结构（包括管束）。 前端管箱有封头管箱和平盖管箱两种基本型式。 壳体型式主要有单壳程，双壳程（带纵向隔板），单（双）分流，U型管式，釜式及带外导
3、流筒式壳体等。 后端结构主要有固定管板式，填函式浮头，钩圈式浮头，可抽式浮头，U形管束等。,单壳程,双壳程,封头管箱,平盖管箱,外导流,分 流,重叠式换热器,管子与管板焊接,固定管板式换热器结构简单；在相同壳体内排管最多，比较紧凑；管程可进行管子的清洗，制造方便，成本低。,管壳程平均温差较大以至于温差应力很大时可在壳体上设置膨胀节。,浮头式换热器的管束可自由伸缩，从而完全消除了温差应力，可把管束抽出进行清洗； 浮头端小盖在操作时无法知道其泄漏情况； 管束与壳体内壁间隙大，易于造成流体短路，影响传热效率； 结构复杂，金属消耗量大，制造成本高，造价约比固定管板式高20%左右。,U形管式换热器只有一
4、块管板，管束可自由伸缩，可把管束抽出进行管子外部清洗； 管板上布管少，管板利用率低，结构不紧凑； 结构简单，加工费用低； 适用于管壳程温差较大或壳程介质易结垢的场合，特别适用于壳程压力不高，管程走清洁不易结垢的高温、高压和介质腐蚀性大的物料。,填函式换热器的管束也可以自由伸缩，其浮头部分露于壳体之外，壳程流体靠填料函密封。 填料密封外易于泄漏，壳程适用温度与压力受填料的限制，不宜处理易挥发、易燃、易爆和有毒等危险性大的介质，适用于在小直径和低压情况下使用。,釜式换热器经常用于液体蒸发，要求有较大的蒸发空间。,管壳式,流程布置；换热管的规格、根数、排列方式、间距；壳体内径；管壳程流体进出口管通径及布置等,8.3 固定管板式换热器温差应力分析,减小温差应力的措施: 减弱轴向约束, 加膨胀节,温差应力种类：管子和壳体圆筒中的轴向拉（压）应力：管板中的弯曲应力；管子与管板的拉脱力,8.4 管子与管板的连接,设计压力4MPa； 设计温度300； 操作中无剧烈振动，无过大的温度变化及无明显的应力腐蚀。,不适用于有较大振动及间隙腐蚀的场合,密封要求较高的场合； 承受振动或疲劳载荷的场合； 有间隙腐蚀的场合； 采用复合管板的场合,板式塔的典型结构,
