【正文】 ............................. 39 計(jì)算是否必須安裝膨脹節(jié) ...................................................................................... 40 其他零部件設(shè)計(jì) ........................................................................................................ 41 防沖板 .............................................................................................................. 41 折流板 ............................................................................................................... 41 拉桿 .................................................................................................................. 43 支座 .................................................................................................................. 44 第四章 制造工藝 .................................................................................................................. 46 筒體 ............................................................................................................................ 46 橢圓形封頭 ................................................................................................................ 47 管板 ............................................................................................................................ 47 管子 ............................................................................................................................ 48 管箱組裝 .................................................................................................................... 49 整體組裝 .................................................................................................................... 49 涂漆工藝 .................................................................................................................... 50 焊接工藝 .................................................................................................................... 50 參 考 文 獻(xiàn) ............................................................................................................................ 52 1 第一章 概 述 換熱器是將熱流體的部分熱量傳遞給冷流體的設(shè)備，又稱熱交換器。 在石油、化工、輕工、制藥、能源等工業(yè)生產(chǎn)中，常常需要把低溫流體加熱或者把高溫流體冷卻，把液體汽化成蒸汽或者把蒸汽冷凝成液體。這些過程均和熱量傳遞有著密切聯(lián)系，因而均可以通過換熱器來完成。 隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，各種不同型式和種類的換熱器發(fā)展很快，新結(jié)構(gòu)、新材料的換熱器不斷涌現(xiàn)。為了適應(yīng)發(fā)展的需要，我國(guó)對(duì)某些種類的換熱器已經(jīng)建立了標(biāo)準(zhǔn)，形成了系列。完善的換熱器在設(shè)計(jì)或選型時(shí) 應(yīng)滿足以下基本要求： （ 1） 合理地實(shí)現(xiàn)所規(guī)定的工藝條件； （ 2） 結(jié)構(gòu)安全可靠； （ 3） 便于制造、安裝、操作和維修； （ 4） 經(jīng)濟(jì)上合理。 能源是當(dāng)前人類面臨的重要問題之一 ,能源開發(fā)及轉(zhuǎn)換利用已成為各國(guó)的重要課題 ,而換熱器是能源利用過程中必不可少的設(shè)備 ,幾乎一切工業(yè)領(lǐng)域都要使用 ,化工、冶金、動(dòng)力、交通、航空與航天等部門應(yīng)用尤為廣泛。近幾年由于新技術(shù)發(fā)展和新能源開發(fā)利用 ,各種類型的換熱器越來越受到工業(yè)界的重視 ,而換熱器又是節(jié)能措施中較為關(guān)鍵的設(shè)備 ,因此 ,無論是從工業(yè)的發(fā)展 ,還是從能源的有效利用 ,換 熱器的合理設(shè)計(jì)、制造、選型和運(yùn)行都具有非常重要的意義。 換熱器在工、農(nóng)業(yè)的各領(lǐng)域應(yīng)用十分廣泛，在日常生活中傳熱設(shè)備也隨處可見，是不可或缺的工藝設(shè)備之一。因此換熱設(shè)備的研究備受世界各國(guó)政府及研究機(jī)構(gòu)的高度重視，在世界第一次能源危機(jī)爆發(fā)以來，各國(guó)都在下大力量尋找新的能源及在節(jié)約能源上研究新的途徑。在研究投入大、人力資源配備足的情況下，一些具有代表性的高效換熱器和強(qiáng)化傳熱元件誕生。隨著研究的深入，工業(yè)應(yīng)用取得了令人矚目的成就，得到了大量的回報(bào)，大大緩解了能源的緊張狀況。 換熱器是一種 實(shí)現(xiàn)物料之間熱量傳遞的節(jié)能設(shè)備，是在石油、化工、冶金、電力、 2 輕工、食品等行業(yè)普遍應(yīng)用的一種工藝設(shè)備。在煉油、化工裝置中換熱器占總數(shù)的 40%左右。近年來隨著節(jié)能技術(shù)的發(fā)展，應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，利用換熱器進(jìn)行高溫和低溫?zé)崮芑厥諑砹孙@著的經(jīng)濟(jì)效益。目前，在換熱設(shè)備中，使用量最大的是管殼式換熱器。管殼式換熱器按用途分為無相變傳熱的換熱器和有相變傳熱的冷凝器和重沸器。 隨著環(huán)境保護(hù)要求的提高，近年來加氫裝置的需求越來越多，所需的高溫、高壓換熱器數(shù)量隨之增大。螺紋鎖緊環(huán)換熱器、金屬墊圈式換熱器、密封蓋板式換熱器技術(shù)發(fā)展 越來越快，不僅在承溫、承壓上滿足裝置運(yùn)行要求，而且在傳熱與動(dòng)力消耗上發(fā)展較快，同時(shí)亦適用于乙烯裂解、化肥中合成氨、聚合和天然氣等場(chǎng)合，可滿足承壓高達(dá)35Mpa，承溫達(dá) 700 度的使用要求。在這些場(chǎng)合，換熱器占有的投資占 50%以上。 近年來國(guó)內(nèi)在節(jié)能、增效等方面改進(jìn)換熱器性能，在提高傳熱效率，減少傳熱面積，降低壓降，提高裝置熱強(qiáng)度等方面的研究取得了顯著成績(jī)。流程優(yōu)化軟件技術(shù)的發(fā)展帶來了換熱器應(yīng)用的增多。換熱器的大量使用有效地提高了能源的利用率，使企業(yè)成本降低，效益提高。 換熱器作為 傳熱設(shè)備隨處可見，在工業(yè)中應(yīng)用非常普遍，特別是耗能用量十分大的領(lǐng)域，隨著節(jié)能技術(shù)的飛速發(fā)展，換熱器的種類開發(fā)越來越多。適用于不同介質(zhì)、不同工況，不同溫度、不同壓力的換熱器，結(jié)構(gòu)和型式亦不同，換熱器種類隨新型、高效換熱器的開發(fā)不斷更新，具體分類如下。 一、 換熱器按傳熱方式的不同可分為混合式、蓄熱式和間壁式三類。 （ 1） 混合式換熱器是通過冷、熱流體的直接接觸、混合進(jìn)行熱量交換的換熱器，又稱接觸式換熱器。由于兩流體混合換熱后必須及時(shí)分離，這類換熱器適合于氣、液兩流體之間的換熱。例如，化工廠和發(fā)電廠所用的涼水塔中， 熱水由上往下噴淋，而冷空氣自下而上吸入，在填充物的水膜表面或飛沫及水滴表面，熱水和冷空氣相互接觸進(jìn)行換熱，熱水被冷卻，冷空氣被加熱，然后依靠?jī)闪黧w本身的密度差得以及時(shí)分離。 （ 2） 蓄熱式換熱器是利用冷、熱流體交替流經(jīng)蓄熱室中的蓄熱體 (填料 )表面，從而進(jìn)行熱量交換的換熱器，如煉焦?fàn)t下方預(yù)熱空氣的蓄熱室。這類換熱器主要用于回收和利用高溫廢氣的熱量。以回收冷量為目的的同類設(shè)備稱蓄冷器，多用于空氣分離裝置中。 3 （ 3） 間壁式換熱器的冷、熱流體被固體間壁隔開，并通過間壁進(jìn)行熱量交換的換熱器，因此又稱表面式換 熱器，這類換熱器應(yīng)用最廣。 間壁式換熱器根據(jù)傳熱面的結(jié)構(gòu)不同可分為管式、板面式和其他型式。管式換熱器以管子表面作為傳熱面，包括蛇管式換熱器、套管式換熱器和管殼式換熱器等；板面式換熱器以板面作為傳熱面，包括板式換熱器、螺旋板換熱器、板翅式換熱器、板殼式換熱器和傘板換熱器等；其他型式換熱器是為滿足某些特殊要求而設(shè)計(jì)的換熱器，如刮面式換熱器、轉(zhuǎn)盤式換熱器和空氣冷卻器等。 圖 2 蛇管的形狀 二、按傳熱種類分類 一般分為加熱器和冷卻器。 一般分為冷凝器和重沸器。 三、按結(jié)構(gòu)分類 分為浮頭式換熱器、固定管板式換熱器、填料函式換熱器、 U形管式換熱器、蛇管式換熱器、雙殼程換熱器、單套管換熱器、多套管換熱器、外導(dǎo)流筒換熱器、折流桿式 4 換熱器、熱管式換熱器、插管式換熱器、滑動(dòng)管板式換熱器。 四、按折流板分布分類 分為單弓形換熱器、雙弓形換熱器、三弓形換熱器、螺旋弓形換熱器。 五、按板狀分類 分為螺旋板換熱器、板式換熱器、板翅式換熱器、板殼式換熱器、板式蒸發(fā)器、板式冷凝器、印刷電路板換熱器、穿孔換熱器。 六、按密封形式分 此類換熱器多用于高溫、高壓裝置中，具體分為：螺旋鎖緊環(huán)換熱 器、薄膜密封換熱器、鋼墊圈換熱器、密封蓋板式換熱器。 七、非金屬材料換熱器分類 分為石墨換熱器、陶瓷纖維復(fù)合材料換熱器、玻璃鋼換熱器。 八、空冷式換熱器分類 分為干式空冷器、濕式空冷器、干濕聯(lián)合空冷器、電站空冷器、表面蒸發(fā)式空冷器、板式空冷器、能量回收空冷器、自然對(duì)流空冷器、高壓空冷器。 換熱器的種類繁多，還有按管箱分類等，各種換熱器各適用于某一種工況。為此，應(yīng)根據(jù)介質(zhì)、溫度、壓力的不同選擇不同種類的換熱器，揚(yáng)長(zhǎng)避短，使之帶來更大的效益。 管殼式換熱器 管殼式換熱器 是最常用的普通結(jié)構(gòu) ,它包括 :固定管板式換熱器、 U 型管殼式換熱器、帶膨脹節(jié)式換熱器、浮頭式換熱器、分段式換熱器、套管式換熱器等。 固定管板式換熱器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、重量輕、造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn) 。缺點(diǎn)就是由于熱膨脹而引起管子拉彎。 U型管殼式換熱器就是克服此缺點(diǎn)將管子作成“ U”型 ,一端固定另一端活動(dòng) ,使得換熱器不受膨脹的影響 ,結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單 ,重量輕 ,其缺點(diǎn)是不能機(jī)械清洗、管子不便拆換、單位容量及單位質(zhì)量的傳熱量低 ,適用于溫差大、管內(nèi)流體介質(zhì)比較干凈的場(chǎng)合。 帶膨脹節(jié)式換熱器可解決膨脹問題 ,用膨脹接頭的結(jié)構(gòu) ,故適用溫差大的流體 和高壓流體 ,因?yàn)榭蓪⒔宇^拆下來進(jìn)行清洗 ,所以可處理易結(jié)垢流體 ,而對(duì)低壓氣體則不適宜 ,但其缺點(diǎn)就是制造復(fù)雜。 浮頭式管殼換熱器 ,其浮頭不與外殼相連 ,可自由伸縮 ,這樣既解決了熱膨脹的問題 , 5 也方便清洗 ,檢修時(shí)可將管芯抽出即可 對(duì)于固定管板、列管、套管式換熱器每一外殼容積為 1 3m 時(shí) ,其傳熱面積約為 30～40 m3 。對(duì) U 型管殼式換熱器、浮頭式換熱器每一外殼容積為 1 3m 時(shí) ,其傳熱面積為 70 2m 左右。 板式換熱器 由于板式換熱器的傳熱面上可以壓出凹凸形排液槽 ,在較低的雷諾數(shù)條件下既可出現(xiàn)紊流狀態(tài) ,故換熱系數(shù)較高 ,一般可達(dá) 3 000～ 5 000Kcal/ 2m . h. ℃ ,與同樣流速下的管殼式換熱器相比 ,此值約為管殼式換熱器的傳熱系數(shù)的 3～ 5 倍 ,雖然 ,這時(shí)板式換熱器的阻力會(huì)大一些 ,如在同樣耗功的條件下相比 ,則板式換熱器的放熱系數(shù)比管殼式的高一倍左右。 由于板式換熱器的結(jié)構(gòu)緊湊、空隙小、因而單位體積的傳熱面 積增大 ,其安裝面積約為管殼式的 1/ 2～ 1/ 3 ,可節(jié)省占地面積與施工費(fèi)用 ,每一外殼容積為 1 3m 時(shí) ,其傳熱面積為 80 2m 左右 ,另外 ,板式換熱器容易增減換熱面積 ,對(duì)于管殼式換熱器在需要增加液體的處理量時(shí) ,原有熱交換器的傳熱面積幾乎不可能增加 ,但板式換熱器的傳熱面積卻很容易增加 ,從而增加處理能力 ,另外 ,板式換熱器只有傳熱板的外殼板暴露在大氣中 ,因此 ,散熱損失可忽略不計(jì) ,也不需保溫措施。 板式換熱器在運(yùn)行維護(hù) 方面的特點(diǎn)之一就是裝拆比較方便 ,甚至可以不必完全拆開 ,僅把壓緊螺栓松開就可抽出板片清洗、更換墊圈 ,以至更換板片。這對(duì)于換熱介質(zhì)容易產(chǎn)生沉積的物料就顯得尤為重要。 允許用的溫度和壓力方面 :用于板式換熱器靠每?jī)砂迤g的