换热器是将热流体的部分给冷流体的设备,又称。 英语翻译:heat exchanger 换热器的分类比较广泛: 冷凝器 反应锅 波纹管换热器 列管换热器 板式换热器 管壳式换热器 容积式换热器 浮头式换热器 管式换热器 热管换热器 汽水换热器 石墨换热器 空气换热器 钛换热器 换热设备,要求制造换热器的材料具有抗强腐蚀性能。它可以用石墨、陶瓷、玻璃等非金属材料以及不锈钢、钛、钽、锆等金属材料制成。但是用石墨、陶瓷、玻璃等材料制成的有易碎、体积大、导热差等缺点,用钛、钽、锆等稀有金属制成的换热器价格过于昂贵,不锈钢则难耐许多腐蚀性介质,并产生晶间腐蚀。 在石油、化工、轻工、制药、能源等工业生产中,常常需要把低温流体加热或者把高温流体冷却,把液体汽化成蒸汽或者把蒸汽冷凝成液体。这些过程均和热量传递有着密切联系,因而均可以通过换热器来完成。 浮头式换热器的一端管板与壳体固定,而另一端的管板可在壳体内自由浮动,壳体和管束对膨胀是自由的,故当两张介质的温差较大时,管束和壳体之间不产生温差应力。浮头端设计成可拆结构,使管束能容易的插入或抽出壳体。(也可设计成不可拆的)。这样为检修、清洗提供了方便。但该换热器结构较复杂,而且浮动端小盖在操作时无法知道泄露情况。因此在安装时要特别注意其密封。 构成换热器的传热面,管子尺寸和形状对传热有很大影响。采用小直径的管子时,换热器单位体积的换热面积大一些,设备比较紧凑,单位传热面积的金属消耗量少,传热系数也较高。但制造麻烦,管子易结垢,不易清洗。大直径管子用于粘性大或者污浊的流体,小直径的管子用于较清洁的流体。 管子材料的选择应根据介质的压力、温度及腐蚀性来确定。 当换热器直径较大,管子较多时,都必须在管束周围的弓形空间内尽量配置换热管。这不但可以有效地增大传热面积,也可以防止在壳程流体在弓形区域内短路而给传热带来不利影响。 为了把换热器做成多管程,可在一端或两端的管箱中分别安置一定数量的隔板。 浮头式换热器的优缺点: 优点: (1)管束可以抽出,以方便清洗管、壳程; (2)介质间温差不受限制; (3)可在高温、高压下工作,一般温度小于等于450度,压力小于等于6.4兆帕; (4)可用于结垢比较严重的场合; (5)可用于管程易腐蚀场合。 缺点: (1)小浮头易发生内漏; (2)金属材料耗量大,成本高20%; (3)结构复杂 质量检验内容和方法: 设备制造过程中的检验,包括原材料的检验、工序间的检验及压力试验,具体内容如下: (1)原材料和设备零件尺寸和几何形状的检验; (2)原材料和焊缝的化学成分分析、力学性能分析试验、金相组织检验,总称为破坏试验; (3)原材料和焊缝内部缺陷的检验,其检验方法是无损检测,它包括:射线检测、超声波检测、磁粉检测、渗透检测等; (4)设备试压,包括:水压试验、介质试验、气密试验等。 耐压试验和气密性试验: 制造完工的换热器应对换热器管板的连接接头,管程和壳程进行耐压试验或增加气密性试验,耐压试验包括水压试验和气压试验。换热器一般进行水压试验,但由于结构或支撑原因,不能充灌液体或运行条件不允许残留试验液体时,可采用气压试验。 如果介质毒性为极度,高度危害或管、壳程之间不允许有微量泄漏时,必须增加气密性试验。换热器压力试验的顺序如下: 固定管板换热器先进行壳程试压,同时检查换热管与管板连接接头,然后进行管程试压; U形管式换热器、釜式重沸器(U形管束)及填料函式换热器先用试验压环进行壳程试压,同时检查接头,然后进行管程试压; 浮头式换热器、釜式重沸器(浮头式管束)先用试验压环和浮头专用工具进行管头试压,对于釜式重沸器尚应配备管头试压专用壳体,然后进行管程试压,{zh1}进行壳程试压; 管壳式换热器就是利用管子使其内外的物料进行热交换、冷却、冷凝、加热及蒸发等过程,与其他设备相比较,其余腐蚀介质接触的表面积就显得非常大,发生腐蚀穿孔结合处松弛泄漏的危险性很高,因此对换热器的防腐蚀和防泄漏的方法也比其他设备要多加考虑,当换热器用蒸汽来加热或用水来冷却时,水中的溶解物在加热后,大部分溶解度都会有所提高,而硫酸钙类型的物质则几乎没有变化。冷却水经常循环使用,由于水的蒸发,使盐类浓缩,产生沉积或污垢。又因水中含有腐蚀性溶解气体及氯离子等引起设备腐蚀,腐蚀与结垢交替进行,激化了钢材的腐蚀。因此必须经过清洗来改善换热器的性能。由于清洗的困难程度是随着垢层厚度或沉积的增加而迅速增大的,所以清洗间隔时间不宜过长,应根据生产装置的特点,换热介质的性质,腐蚀速度及运行周期等情况定期进行检查,修理及清洗。 换热器按传热方式的不同可分为混合式、蓄热式和间壁式三类。 混合式换热器是通过冷、热流体的直接接触、混合进行热量交换的换热器,又称接触式换热器。由于两流体混合换热后必须及时分离,这类换热器适合于气、液两流体之间的换热。例如,化工厂和发电厂所用的中,热水由上往下喷淋,而冷空气自下而上吸入,在填充物的水膜表面或飞沫及水滴表面,热水和冷空气相互接触进行换热,热水被冷却,冷空气被加热,然后依靠两流体本身的密度差得以及时分离。 蓄热式换热器是利用冷、热流体交替流经蓄热室中的蓄热体(填料)表面,从而进行热量交换的换热器,如炼焦炉下方预热空气的蓄热室。这类换热器主要用于回收和利用高温废气的热量。以回收冷量为目的的同类设备称蓄冷器,多用于空气分离装置中。 间壁式换热器的冷、热流体被固体间壁隔开,并通过间壁进行热量交换的换热器,因此又称表面式换热器,这类换热器应用最广。 间壁式换热器根据传热面的结构不同可分为管式、板面式和其他型式。管式换热器以管子表面作为传热面,包括蛇管式换热器、套管式换热器和管壳式换热器等;板面式换热器以板面作为传热面,包括板式换热器、螺旋板换热器、板翅式换热器、板壳式换热器和等;其他型式换热器是为满足某些特殊要求而设计的换热器,如刮面式换热器、转盘式换热器和等。 换热器中流体的相对流向一般有顺流和逆流两种。顺流时,入口处两流体的温差{zd0},并沿传热表面逐渐减小,至出口处温差为最小。逆流时,沿传热表面两流体的温差分布较均匀。在冷、热流体的进出口温度一定的条件下,当两种流体都无相变时,以逆流的平均温差{zd0}顺流最小。 在完成同样传热量的条件下,采用逆流可使平均温差增大,换热器的传热面积减小;若传热面积不变,采用逆流时可使加热或冷却流体的消耗量降低。前者可节省设备费,后者可节省操作费,故在设计或生产使用中应尽量采用逆流换热。 当冷、热流体两者或其中一种有物相变化(沸腾或冷凝)时,由于相变时只放出或吸收汽化潜热,流体本身的温度并无变化,因此流体的进出口温度相等,这时两流体的温差就与流体的流向选择无关了。除顺流和逆流这两种流向外,还有错流和折流等流向。 在传热过程中,降低间壁式换热器中的热阻,以提高传热系数是一个重要的问题。热阻主要来源于间壁两侧粘滞于传热面上的流体薄层(称为边界层),和换热器使用中在壁两侧形成的污垢层,金属壁的热阻相对较小。 换热器的操作 换热器开始运行时,发现换热器冷热不均,则应检查是否空气没有放净,换热板片是否加错,通常是否堵塞等,并采取相应的有效措施。 发现换热器有两种介质相串通的现象时,尤其是易燃易爆介质,应立即停车,查出并更换其穿孔或裂纹的板片。 换热器严格控制温度与压力不超过允许值,否则会加速密封垫片老化。 换热器运行中因设备充满介质,在有压力的情况下,不允许坚固夹紧螺栓。紧固换热片的夹紧螺栓及螺母时,应严格控制两间的板束距离,否则易损坏换热板片或密封垫片。 换热器活动封头上的滑动滚轮,应定期加油防止生锈,以保证拆卸灵活好用。 换热器正常情况下,换热器是不必停车的,当阻力降超过允许值,反冲洗又无明显效果,生产能力突然下降,介质互串或介质大量外漏而又无法控制时,才停车查找原因。清理或更换已损坏的换热器零部件。 |