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1、传热及传热设备,化工专业认识实习讲座,2012年8月23日,传热及传热设备,第一节 概述 一、传热在化工生产中的应用,传热：就是温度不同而引起的热量的传递。是自然界和工程技术领域中极普遍的一种传递过程。,化工中进行传热的目的：1.加热或冷却使物料达到指定的温度；2.换热回收利用热量；3.保温减少热损失。,第一节 概述,一、传热在化工生产中的应用,第四章 传热及传热设备,第一节 概述 一、传热在化工生产中的应用 二、传热的基本方式,1.热传导2.对流传热3.辐射传热,二、传热的基本方式,第一节 概述,1.热传导,二、传热的基本方式,第一节 概述,定义：热量不依靠宏观混合运动而从物体的高温区向低温
2、区或 从高温物体向与之接触的低温物体移动的过程，又称为导热。特点：不依靠物体的宏观混合运动,传导机理：金属-自由电子的扩散运动；非金属和大部分液体(除水银等)晶格振动和分子碰撞；气体分子不规则热运动。,2.对流传热,二、传热的基本方式,第一节 概述,定义：依靠流体的宏观位移，将热量由一处带到另一处的传递现象。分类：自然对流、强制对流,自然对流：因流体各处不同温度而引起密度差，进而导致流体产生宏观位移。,产生原因：,强制对流：因不同温度的流体受外来干扰作用引起的流体的宏观位移。,对流传热与热传导密不可分，研究时一起考虑。,3.辐射传热,二、传热的基本方式,第一节 概述,传递机理：热能以电磁波的形
3、式在空间传递,并在物体上进行能 量的转换。特点:不需要任何介质。,注意：三种传热方式一般不单独存在，往往相互伴随，同时出现。,传热及传热设备,第一节 概述 一、传热在化工生产中的应用 二、传热的基本方式 三、冷热流体的传热方式,三、冷热流体的传热方式,1.混合式传热（直接接触式传热）,特点冷、热两流体在传热器中以直接混合的方式进行热量交换。优点设备简单、传热效率高。用于气体冷却、水蒸汽冷凝。,第一节 概述,2.蓄热式传热,特点由蓄热体和冷、热流体进行热量交换。优点设备较简单、耐高温。缺点设备体积大、有一定的混合。,三、冷热流体的传热方式,第一节 概述,3.间壁式传热,特点冷、热两流体通过一固体
4、壁传热，互不相混。,传热面为内管的表面,三、冷热流体的传热方式,第一节 概述,3.间壁式传热,传热面为壳内所有管束的表面,三、冷热流体的传热方式,第一节 概述,传热及传热设备,第一节 概述 一、传热在化工生产中的应用 二、传热的基本方式 三、冷热流体的传热方式第二节 换热器 一、换热器的分类 二、间壁式换热器的类型,按用途分类,加热器冷却器冷凝器蒸发器再沸器,按接触方式分类,蓄热式混合式间壁式,按换热面形式分类,管式板式翅片式,第二节 换热器,一、换热器的分类,1.夹套式换热器,结构简单，但其加热面受容器的限制，且传热系数也不高。为提高传热系数，可在器内安装搅拌器，为补充传热面的不足，也可在器
5、内安装蛇管。,第二节 换热器,二、间壁式换热器的类型,2.蛇管式换热器 沉浸式,蛇管的形状,第二节 换热器,二、间壁式换热器的类型,2.蛇管式换热器 沉浸式,优点：结构简单、价格低廉，能承受高压，可用耐腐蚀材料制造。缺点：容器内液体湍动程度低，管外对流传热系数小。,第二节 换热器,二、间壁式换热器的类型,2.蛇管式换热器 喷淋式,优点：便于检修、清洗，传热效果较好。缺点：喷淋不易均匀，占地面积大。,第二节 换热器,二、间壁式换热器的类型,3.套管式换热器,优点：结构较简单，耐高压，逆流。缺点：接头多易泄漏，单位传热面积金属 耗量大。,第二节 换热器,二、间壁式换热器的类型,4.列管式换热器,第
6、二节 换热器,二、间壁式换热器的类型,4.列管式换热器固定管板式,优点：结构较简单，造价低。缺点：温差70（无补偿圈50）；壳程压力600kPa；壳程不易清洗。,第二节 换热器,二、间壁式换热器的类型,4.列管式换热器固定管板式,圆缺型（弓形）挡板,盘环型挡板,第二节 换热器,二、间壁式换热器的类型,4.列管式换热器U型管换热器,第二节 换热器,二、间壁式换热器的类型,结构：管子弯制成U型，U型管的两头固定在同一块管板上，与管板连接的封 头内用隔板隔成两室。优点：管子受热受冷可以自由伸缩，而与壳体无关;结构比较简单，管束可以 拔出清洗;质量轻，适用于高温高压。缺点：管内的机械清洗困难，只能走清
7、洁流体;制造困难。,4.列管式换热器U型管换热器,第二节 换热器,二、间壁式换热器的类型,4.列管式换热器浮头式换热器,第二节 换热器,二、间壁式换热器的类型,结构：一块管板与壳体固定，另一块管板可以在壳体内来回活动，并连接一浮头，当管束受热受冷时即可自由伸缩。分为外浮头和内浮头。优点：有良好的热补偿性能，管束可从壳体中拔出清洗、检修，适用于高温高压。缺点：结构复杂，金属耗量大，造价较高。,列管式换热器的壳程与管程,传热及传热设备,第二节 换热器 一、换热器的分类 二、间壁式换热器的类型 三、列管式换热器的选用 1.流程的选择,1.流程的选择,不洁净或易结垢的物料应当流过易于清洗的一侧；腐蚀性
8、流体宜走管程；压强高的流体宜走管内；有毒流体宜走管内；需要提高流速以增大其传热系数的流体应选管程；饱和蒸汽宜走壳程；被冷却的流体宜走壳程；若两流体温差较大，对流传热系数大的流体宜走壳程；对于粘度大或流量较小的物料，以壳程为宜。,第二节 换热器,三、列管式换热器的选用,传热及传热设备,第二节 换热器 一、换热器的分类 二、间壁式换热器的类型 三、列管式换热器的选用 1.流程的选择 2.流速的选择,2.流速的选择,流速低易结垢、对流传热系数小流速高流动阻力大 列管换热器中常用的流速范围,第二节 换热器,三、列管式换热器的选用,传热及传热设备,第二节 换热器 一、换热器的分类 二、间壁式换热器的类型
9、 三、列管式换热器的选用 1.流程的选择 2.流速的选择 3.出口温度的选择,3.出口温度的选择,终温的选择，需通过经济权衡作出决定。如对冷却介质：终温低传热温差大、传热面积小 终温高节省冷却介质用量、动力消耗低 一般：冷却水进出口温度差取510。,第二节 换热器,三、列管式换热器的选用,传热及传热设备,第二节 换热器 一、换热器的分类 二、间壁式换热器的类型 三、列管式换热器的选用 1.流程的选择 2.流速的选择 3.出口温度的选择 4.换热管规格及排列方式的选择,4.换热管规格及排列方式的选择,管径：直径越小，换热器单位容积的传热面积越大，单位传热面积的金属耗量越低。管长：合理使用管材，有
10、1.5、2、3、6m四种。壳径相同时，管长越长、单位传热面积金属耗量越低。排列：等边三角形排列紧凑、管外流动湍动程度高，对流传热系数大；正 方 形管外易于清洗。壳径相同，三角形比正方形多排17%的管子。,第二节 换热器,三、列管式换热器的选用,第二节 换热器 一、换热器的分类 二、间壁式换热器的类型 三、列管式换热器的选用 四、新型换热器,传热及传热设备,1.翅片管换热器,第二节 换热器,四、新型换热器,1.翅片管换热器,破坏边界层增加传热面积,第二节 换热器,四、新型换热器,空冷器 燕化炼油厂三催化车间,空冷器燕化炼油厂三催化车间,1.翅片管换热器,第二节 换热器,四、新型换热器,板束,单元
11、体,优点：传热系数高结构紧凑,缺点：制造工艺复杂 清洗、检修困难,2.板翅式换热器,第二节 换热器,四、新型换热器,翅片型式,锯齿形,多孔形,波状形,平直形,2.板翅式换热器,第二节 换热器,四、新型换热器,优点：传热系数高结构紧凑操作灵活性大金属耗量低加工检修、清洗方便,缺点：操作压力低2MPa 操作温度低 处理量不大,3.平板式换热器,第二节 换热器,四、新型换热器,优点：传热系数高 不易结垢和堵塞 结构紧凑 可利用低温热源,缺点：操作温度、压力不高 不易检修 流动阻力大,4.螺旋板式换热器,第二节 换热器,四、新型换热器,燕化炼油厂三蒸馏车间（空气烟气）,5.热管换热器,优点：便于同时强化冷热流体传热适用于低温差传热结构简单、工作可靠、使用寿命长,第二节 换热器,四、新型换热器,
