1.2 課題的目的和意義

　　1.2.1 換熱器的分類

　　換熱器是化工、煉油工業(yè)中普遍應(yīng)用的工藝設(shè)備，用來實(shí)現(xiàn)熱量的傳遞，使熱量由高溫流體傳給低溫流體。

　　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，特別是在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)、工況、溫度和壓力的換熱器，其結(jié)構(gòu)和型式也不相同。按傳遞過程分類，換熱器可分為間壁式、混合式及蓄熱式3類。其中間壁式換熱器的冷、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*廣。

　　間壁式換熱器在各工業(yè)部門中使用極其廣泛，擔(dān)負(fù)著各種換熱任務(wù)，例如用以加熱、蒸發(fā)、冷凝和廢熱回收等。由于它們的使用條件和要求差別很大，如容量、溫度、壓力和工作介質(zhì)的性質(zhì)等，涉及的范圍極廣，結(jié)構(gòu)型式也多種多樣。它按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分為管式換熱器、板式換熱器、夾套式換熱器等。管式換熱器又可以分為沉浸式換熱器、噴淋式換熱器、套管式換熱器、管殼式換熱器。其中，管殼式換熱器是*常用的一種，被譽(yù)為工業(yè)過程的“傳熱之母”，廣泛應(yīng)用于電廠、化工及過程工業(yè)領(lǐng)域。雖然各種板式換熱器的競爭力在上升，但管殼式換熱器由于適用性廣，仍將占主導(dǎo)地位。一般管殼式換熱器與其它類型的換熱器比較有以下主要技術(shù)特性：

　　⑴耐高溫高壓，堅(jiān)固、可靠、耐用；

　　⑵制造應(yīng)用歷史悠久，制造工藝及操作、文修、檢驗(yàn)技術(shù)成熟；

　　⑶選材廣泛，適用范圍大。

　　由于世界性的能源危機(jī)，工業(yè)生產(chǎn)中對換熱器的需求量越來越多，對換熱器的質(zhì)量要求也越來越高。在近代的許多化工過程中，如裂解、合成及聚合等，大都要求在高溫高壓下進(jìn)行，有的壓力高達(dá)250MPa，溫度高達(dá)7500℃，在這樣的條件下，尤其還存在腐蝕的情況下，實(shí)現(xiàn)換熱更困難。而管殼式結(jié)構(gòu)具有選材范圍廣、換熱表面清洗方便、適應(yīng)性強(qiáng)、處理能力大、能承受高溫和高壓等特點(diǎn)。一方面，伴隨著現(xiàn)代化工廠生產(chǎn)規(guī)模的日益增大，換熱設(shè)備也相應(yīng)向大型化方向發(fā)展，以降低動(dòng)力消耗和金屬消耗；另一方面，隨著精細(xì)化工的迅速崛起，換熱設(shè)備也有向小而精方向發(fā)展的趨勢，管殼式結(jié)構(gòu)的換熱器能滿足這樣的要求。

　　根據(jù)熱補(bǔ)償方法的不同，管殼式換熱器分為以下幾種主要形式：

　　⑴固定管板式換熱器，見圖1-1

　　圖 1 1

　　固定管板式換熱器的典型結(jié)構(gòu)是管束連接在管板上，管板與殼體焊接。其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、能承受較高的壓力，造價(jià)低，管程清洗方便，管子損壞時(shí)易于堵管或更換。缺點(diǎn)是殼程清洗和檢修困難，要求殼程流體必須是潔凈而不易結(jié)垢的物料，殼體和管束中可能產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力。適用于殼程介質(zhì)清潔，不易結(jié)垢，管程需清洗以及溫差不大或溫差雖大但是殼程壓力不大的場合。

　　⑵浮頭式換熱器，見圖1-2

　　圖 1 2

　　浮頭式換熱器的典型結(jié)構(gòu)是兩端管板中只有一端與殼體固定，另一端可相對殼體自由移動(dòng)稱為浮頭。優(yōu)點(diǎn)是管間和管內(nèi)清洗方便，不會產(chǎn)生熱力。缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)比固定管板式換熱高，設(shè)備笨重，材料消耗量大，制造時(shí)對密封要求較高。適用于殼體和管束之間壁溫差較大或殼程介質(zhì)易結(jié)垢的場合。

　　⑶U型管式換熱器，見圖1-3

　　圖 1 3

　　U形管式換熱器的典型結(jié)構(gòu)是只有一塊管板，管束由多根U形管組成，管的兩端固定在同一塊管板上，管子可以自由伸縮。其主要缺點(diǎn)是U形管具有一定的彎曲半徑，故管板的利用率較差，管內(nèi)不易清洗，U形管更換困難。優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)比較簡單、價(jià)格便宜，承受能力強(qiáng)。特別適用于管內(nèi)走清潔而不易結(jié)垢的高溫、高壓、腐蝕性大的物料。 固定管板式換熱器設(shè)計(jì)+CAD圖紙(3):

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