換熱器講義

1、第一章第一章?lián)Q熱器分類換熱器分類一、按換熱器所使用的材料種類分類一、按換熱器所使用的材料種類分類1金屬材料換熱器這種換熱器普遍用于石化行業(yè)中。如果再細(xì)分類的話，還可以將其分為碳素鋼換熱器、低合金鋼換熱器、不銹鋼換熱器和有色金屬換熱器（如銅、鈦等）。2非金屬材料換熱器如石墨、玻璃鋼、陶瓷換熱器等，多用于一些特殊場合，如強(qiáng)腐蝕介質(zhì)等。二、按換熱器傳熱方式分類二、按換熱器傳熱方式分類1混合式換熱器混合式換熱器，有時(shí)也稱作直接接觸式換熱器。它是

2、將冷熱兩種流體通過直接接觸進(jìn)行熱量交換而實(shí)現(xiàn)傳熱的，如常見的涼水塔、洗滌塔、氣液混合式冷凝器等。在涼水塔中，熱水和空氣直接接觸，進(jìn)行熱量交換，空氣把水中的熱量帶走而使水降溫。在混合式冷凝器中，蒸汽和水直接接觸，蒸汽被水冷凝成液體，而水被蒸汽加熱而升溫。2蓄熱式換熱器蓄熱式換熱器，一般設(shè)有由耐火磚構(gòu)成的蓄熱室。在傳熱過程中，冷熱兩種流體交替通過蓄熱室。當(dāng)熱流體通過時(shí)，蓄熱體吸收了熱流體的熱量而升溫，熱流體放出熱量而降溫；然后再讓冷流體通過

3、蓄熱體，蓄熱體把熱量釋放給冷流體而降溫，冷流體吸收熱量而升溫。如此反復(fù)進(jìn)行，以達(dá)到換熱的目的。實(shí)現(xiàn)這一交替過程是用切換閥來完成的。蓄熱式換熱器多用于冶金工業(yè)中的煉鋼等場合，在合成氨廠的造氣過程中也有應(yīng)用。3間接式換熱器間接式換熱器，有時(shí)也稱作表面式換熱器。所謂間接式換熱器，就是冷熱兩種流體被一固體壁隔開，不能直接接觸，而熱量的傳遞是通過固體壁進(jìn)行的。這種換熱器在工業(yè)上特別是在石油和化工行業(yè)中應(yīng)用最為廣泛，如管殼式換熱器、套管式換熱器、板

4、式換熱器、水浸式冷凝冷卻器等等。A混合式換熱器利用冷、熱流體直接接觸與混合作用進(jìn)行熱量的交換。這類換熱器的結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格便宜，常做成塔狀。此圖是一擱板式冷卻塔的示意圖。B蓄熱式換熱器在這類換熱器圖中，熱量傳遞是通過格子磚或填料等蓄熱體來完成的。首先讓熱流體通過，把熱量積蓄在蓄熱體中，然后再讓冷流體通過，把熱量帶走。由于兩種流體交替輸入，因此不可避免地存在著一小部分流體相互摻和的現(xiàn)象，造成流體的“污染”。蓄熱式換熱器結(jié)構(gòu)緊湊、價(jià)格便宜、單

5、位體積傳熱面大，故較適合用于氣－氣熱交換的場合。C間接式換熱器這是目前用得最為廣泛的一種換熱器。結(jié)構(gòu)如圖所示。在圓筒形殼體中放置了由許多管子組成的管束，管子的兩端固定在管板上，管子的軸線與殼體的軸線平行。為了增加殼程流體的速度以改善傳熱，在殼體內(nèi)安裝了折流板。這種換熱器的結(jié)構(gòu)不算復(fù)雜，造價(jià)不高，可選用多種結(jié)構(gòu)材料，管內(nèi)清洗方便，適應(yīng)性強(qiáng)，處理量較大，高溫高壓條件下也能應(yīng)用。但傳熱效率、結(jié)構(gòu)的緊湊性、單位傳熱面的金屬消耗量等方面尚有待改善

6、。的介質(zhì)，并能承受高溫、高壓。第三章第三章管殼式換熱器常用材料管殼式換熱器常用材料一、管箱和殼體一、管箱和殼體換熱器管箱和殼體材料的選擇原則、鋼材標(biāo)準(zhǔn)、熱處理狀態(tài)及許用應(yīng)力值均按GB150“鋼制壓力容器”中有關(guān)材料章節(jié)的規(guī)定。也可按該標(biāo)準(zhǔn)的附錄A“材料的補(bǔ)充規(guī)定”選用鋼材。當(dāng)設(shè)計(jì)壓力≤1.OMPa，鋼板使用溫度為O一350℃，鋼板厚度不大于16mm，且介質(zhì)中無液化石油氣以及毒性為高度或極度危害的介質(zhì)時(shí)，可選用Q235A；當(dāng)設(shè)計(jì)壓力≤1.

7、6MPa，鋼板使用溫度為0一350℃，鋼板厚度不大于20mm，且介質(zhì)中無毒性為高度或極度危害的介質(zhì)時(shí)，可選用Q235B；當(dāng)設(shè)計(jì)壓力≤2.5MPa，鋼板使用溫度為0一350℃，鋼板厚度不大于32mm時(shí)，可選用Q235C；當(dāng)介質(zhì)為液化石油氣等氣體時(shí)，應(yīng)選用20R或16MnR等容器用鋼。當(dāng)換熱器的設(shè)計(jì)溫度低于或等于一20℃時(shí)，可按GB151附錄“低溫管殼式換熱器的補(bǔ)充規(guī)定”選擇低溫用材。二、法蘭蓋、管板和大法蘭二、法蘭蓋、管板和大法蘭1法蘭蓋

8、法蘭蓋當(dāng)換熱器內(nèi)徑小于等于80Omm、設(shè)計(jì)壓力不大于4.OMPa時(shí)，管箱可以采用平蓋管箱結(jié)構(gòu)，這樣不必拆卸整個(gè)管箱，就可檢查換熱管與管板的接頭和清洗換熱管內(nèi)部。當(dāng)管箱采用碳鋼制作時(shí)，經(jīng)強(qiáng)度計(jì)算法蘭蓋的厚度小于等于60mm時(shí)，可用20R或16MnR等壓力容器用鋼板來制作。當(dāng)法蘭蓋的設(shè)計(jì)厚度大于60mm時(shí)，由于厚鋼板在軋制時(shí)易產(chǎn)生內(nèi)部分層和夾渣等缺陷，質(zhì)量不易保證，故應(yīng)盡量選用碳素鋼和低合金鋼鍛件來制作法蘭蓋。當(dāng)管箱采用不銹鋼制作時(shí)，法蘭蓋

9、一般也相應(yīng)采用不銹鋼。當(dāng)管箱采用碳素鋼或低合金鋼加內(nèi)襯不銹鋼制作時(shí)，法蘭蓋一般也相應(yīng)采用碳素鋼或低合金鋼加不銹鋼襯層來制作。2管板管板管板是管殼式換熱器中的重要承壓部件之一。當(dāng)管板和法蘭制成一體時(shí)，它還要同時(shí)承受壓力和法蘭力矩的作用，管板上所開的換熱管孔，對(duì)其強(qiáng)度又有所削弱。所以管板的受力情況比較復(fù)雜。因此管板的選材和制造都十分重要。管板可用鋼板或鍛件加工而成。由于煉鋼和軋鋼的原因，無論是碳鋼還是合金鋼，鋼板的質(zhì)量一般都隨厚度的增加而降

10、低。而鍛鋼由于其鍛造工藝決定了其許多性能優(yōu)于鋼板，但制作管板的鍛鋼價(jià)格要明顯高于鋼板。所以應(yīng)視壓力、介質(zhì)、結(jié)構(gòu)、使用場合等情況分別選用鋼板、鍛鋼或帶有復(fù)層的鋼板或鍛鋼來制作管板。l）鍛鋼制管板(l）當(dāng)管板的設(shè)計(jì)厚度超過60mm時(shí)，應(yīng)采用鍛鋼來制作；(2）形狀復(fù)雜的管板應(yīng)采用鍛件制作。此時(shí)若用板材則既費(fèi)料又費(fèi)時(shí)；(3）以凸肩直接與殼體相焊的管板，應(yīng)采用鍛鋼制作。2）鋼板制管板除上述特殊情況外，一般可用板材來加工管板。但所用板材應(yīng)為壓力容器