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1、板式换热器,什么是换热器,为什么要用换热器 各式各样的换热器 流体及传热 板式换热器 用户关心内容 板式换热器的计算 板式换热器的应用,什么是换热器,为什么要用换热器,化工生产需要大规模地改变物质的化学性质和物理性质,而这些性质的变化都涉及热能的传递,主要应用在: 化学反应:向反应器提供热量或从反应器移走热量; 蒸发、蒸馏、干燥:按一定的速率向这些设备输入热量; 高温或低温设备:隔热保温,减少热损失; 热能的合理利用和废热回收。 换热器是完成流体间连续热量交换的设备,换热器的分类,从上就换热原理来分,可以分为三大类 间壁式换热器:冷、热流体被固体传热表面隔开,而热量的传递通过固体传递面而进行。
2、 直接接触式换热器:冷、热流体直接接触进行热量交换。 蓄热式换热器:冷、热流体交替通过传热表面,冷流体通过时贮存冷量,热流体通过时取走冷量。 到下,按工艺功能分类,冷却器:冷却工艺物流的设备。冷却剂有水、氨、氟利昂等。 加热器:加热工艺物流的设备。加热介质有水蒸汽、导热油、熔盐等。 再沸器:用于蒸发蒸馏塔底部的物料设备;分热吸式和动力循环式再沸器。 冷凝器:蒸馏塔顶物流的冷凝或者反应器冷凝循环回流的设备。 蒸发器:专门用于蒸发溶液中水分或者溶剂的设备。 过热器:对饱和蒸汽再加热升温的设备。 废热锅炉:由工艺的高温物流或者废气中回收其热量而产生蒸汽的设备。 换热器:两种不同温位的工艺物流相互进行
3、热交换能量的设备。,按传热方式的结构分类,管壳式 :固定管板式、浮头式、填料函式、U形管式 板式 :波纹板式、板翅式、螺旋板式、伞板式 管式:空冷器、套管式、喷淋管式、箱管式 液膜式:升降膜式、刮板薄膜式、离心薄膜式 其它型式:板壳式热管,直接接触传递热量式,淡如,常用换热器的各种型式,套管式换热器,常用换热器的各种型式,固定管式换热器 固定管板式 浮头式 U形管式,常用换热器的各种型式,常用换热器的各种型式,浸没式蛇管换热器,常用换热器的各种型式,波纹板式换热器,常用换热器的各种型式,其他板式换热器,常用换热器的各种型式,板翅式换热器,常用换热器的各种型式,板翅式换热器:空分装置,板式换热器
4、,历史发展 结构特点 特点、缺点 板片材料 用户关心的内容 应用领域 维修,板式换热器的历史,1878年德国发明了板式换热器 1886年法国人设计出沟道板板式换热器 1923年英国APV公司设计出批量生产的板式换热器 1930年以后出现了不锈钢或铜薄板压制的波纹板片的板式换热器 传热方面的主要国际标准,板式换热器,雷林板式换热器,板式换热器的结构,前后压紧板 夹紧螺栓 传热板片 密封垫片 上悬挂梁 下定位杆 支柱,板式换热器的装配,流动状态,板式换热器流程,单流程,双流程,板式换热器技术特点,板片系列 工艺条件不同 介质不同 用途不同,板式换热器-传热板片,金属薄板 压机压 角孔 悬挂孔 波纹
5、的作用 密封垫片,传热板片,悬挂 角孔 导流区 波纹区 垫片 信号孔,技术,热混合技术,垫片,垫片的免粘方式,其他的技术,板式换热器一些敏感的话题,单边流-布管容易,流体容易分配不均匀 对角流-布管不容易,流体容易分配均匀 网状导流区 死区-结垢,腐蚀,浪费传热面积 强化传热 波纹角度 垫片信号口,板式换热器优点,结构紧凑、占地面积小 传热效率高 操作维修方便 容易调整 逆流,可完成很小的对数平均温差的换热 热损失小,板式换热器的缺点,密封长 承压低 耐温低 可靠性差,板式换热器的衍生,全焊式 半焊式 板壳式,板式换热器国家标准GB16409-1996,单板面积:a=*a1, :展开系数,波纹
6、节距展开长/波纹节距 板间距 当量直径:4倍的板间通道截面积/润湿周边长 换热面积 框架的定义(I-VII) 工作压力,设计压力,设计温度 板片厚度,最小的板片厚度,流道,流程(介质向一个方向流动的一组流道),流程组合 波纹形式及代码(R,P,Q,X,S) 型号格式:BR0.5-1.6-25-E-I 液压试验 设计压力的1.25倍 板材,垫片材料 波纹深度偏差,板片的最薄处不低于板片厚度75%,板式换热器国家标准GB16409-1996,板式换热器国家标准GB16409-1996,设备选型前需明确的内容,设计压力 设计温度 介质类型 进出口温度 流量 允许压力降 进一步的信息,介质,物理性质,
7、行业、工程情况等等越详细越好,规格型号表,和传热相关的物理性能,密度 =m/V,式中: 流体密度,kg/m3; m流体的质量,kg; V流体的体积,m3 比热容 单位质量的物质温度变化1度所需要的热量j/kg.K 导热系数W/m2 .K 粘度 单位:Pas ,Cp 这四个介质物理性质都是随着温度变化而变化,板式换热器板片材料、厚度,奥氏体不锈钢: AISI 304/304L,AISI 316/316L/316Ti 哈氏合金:Hastelloy C-276,C-22,C-2000 镍Nickel 254 SMO 钛TA1、钛钯合金 Titanium-Pd Monel Tantalum 不锈钢常识
8、 板片的厚度:0.4mm-1mm,常用的是0.5-0.7mm,GB16409要求的最小厚度,板片材料的选择,304(1Cr18Ni9, 0Cr18Ni9, 0Cr19Ni9) 316,316L(0Cr17Ni12Mo2, 00Cr17Ni14Mo2) 不锈钢是含钼不锈钢种 254 SMO Avesta Sheffield(阿维斯塔谢菲尔德)产品,一种奥氏体不锈钢。含钼和氮量高,有极高的耐点腐蚀和晶间腐蚀性能,加入铜改善了在某些酸中的耐腐蚀性;较高的镍、铬、钼含量,使254 SMO具有很好的抗应力腐蚀破裂的性能。这种不锈钢是在诸如海水等含氯化物以及含氯化物的酸中,优于普通不锈钢,氯离子与材料的选
9、择,板片材料的选择,304 316/316L Ti,选用不锈钢遵循原则 不锈钢常识,板式换热器垫片材料,材料名称 耐温() 适用介质 丁晴橡胶(NBR) 130-140 食品果汁,油,碱,甲醇,洗涤剂 丁基橡胶(RCB) 140 有机酸、无机酸、浓碱液 乙丙橡胶(EPDM) 150 酸、碱、酮溶液,醇类 维通(Viton) 180 浓酸、有机溶剂、酒精 硅橡胶 175 食品、油、脂肪、酒精 海帕纶(CSM) 100 抗氧化剂、油酸 丁苯橡胶(SBR) 一般非油介质 氟塑料 177 有机溶剂 氯丁橡胶 100 矿物油、润滑油 石棉(Caf) 250-260,换热器的应用,再沸器 、冷却器,换热器
10、的应用,精馏塔,夹套式换热器反应器的加热或冷却,板式换热器的应用领域,供暖空调 区域供暖 加热生活用水 楼宇供冷 电力工业 中央冷却系统 透平油冷却器 柴油发动机冷却器 发电机冷却器 轴承、真空泵、水泵冷却器 辅助设备冷却器 纺织行业 各种废液热回收 沸腾磷化纤维的冷却 冷却粘胶液 醋酸和醋酸酐的冷却 冷却碱水溶液,制药工业 各种药液、纯水的加热、冷却、蒸发、 冷凝及杀菌 食品行业 制盐、乳品 明胶浓缩、酱油、醋、食物油加热、冷却 啤酒生产中啤酒、麦芽汁的加热、冷却 酒精糖化、液化、发酵、蒸馏 糖蜜冷却器 食用酒精醪液 造纸工业 黑液的冷却、木浆的凝缩、水加热 热回收系统,回收水加热喷放蒸汽,
11、排除气体、热机纸浆、 机械纸浆漂白液、连续蒸煮液 冷却氢氧化钠水液 漂白用盐碱液的加热、冷却 玻璃纸废液的热回收 加热蒸煮酸 预热浓缩纸浆的废液,板式换热器的应用领域,石油工业 各种油品的加热及冷却 工厂气体净化系统 塔顶气体的冷凝、冷却 工厂冷却水系统 石油天然气输送系统中原油加热、体脱水 工厂酸性水的处理 海洋钻井平台用于海水冷却循环淡水或乙二醇 粗油冷却、脱盐装置、淡水蒸馏三甘醇脱水时进行热回收及冷却器 电力工业 柴油发动机冷却、发电机冷却 轴承、真空泵、水泵冷却器 船舶工业 中央冷却器 润滑油冷却器、水加热器和集中加热器和集中空调 柴油发动机冷却器 柴油机冷却 缸套水冷却器,化学工业
12、各种无机酸、碱、盐的加热、冷却、蒸发、冷凝 制碱工业中的、各种浓度的碱液及电解液的加热和冷却 硫酸的冷却、冷却磷酸 脱盐工艺、热回收装置 吸收(洗涤)系统 传热液体的加热、冷却、冷凝和再沸 含固体小颗粒和少量纤维的物料各种中间品 (单体)的加热、冷却甲醛、甲醇、乙醇 制造氧化钛 合成氨 冷却甲醛水 电解制碱、离子膜烧碱、纯碱 热法磷酸 甲醇生产线 芒硝生产装置 干燥塔冷却器,板式换热器的应用领域,油脂行业 加热、冷却合成洗涤剂 加热鲸油 冷却植物油 冷却氢氧化钠 冷却甘油、乳化油 核电热电 冷水冷却器 柴油发电机冷却器 变压器油冷却器 低温核供热 机电工业 液压油、淬火油、润滑油的冷却 燃料油
13、的加热 各种轧机、挤出机的冷却 酸洗池、磷洗池、磷化作业线的加热 乳化剂、电镀液冷却 各种轧机、挤出机、拉丝机的冷却,有色冶金 铝酸盐母液的加热和冷却 硫酸铜电解液的冷却 冷却铝酸钠溶液 氧化铝精液冷却 炼铝轧机润滑油冷却 冶金工业 闭环冷却系统的冷却器 电弧炉的炉体、水冷盖板的冷却 润滑油和齿轮油的冷却 炼焦炉直接或间接一次冷却器 冷却炉子和各种机器 电镀锡、锌生产线电解液的冷却 氧气顶吹转炉中胸转炉冷却器和罩冷却器 洗涤冷却系统 电解液的加热和冷却,板式换热器在钢铁领域上的应用,板式换热器在海边电厂的应用,板式换热器用做巴杀器,板式换热器在硫酸上的应用,板式换热器在磷酸上的应用,板式换热器
14、在氨工业上的应用,板式换热器在供热上的应用,板式换热器机组,主要用于供热系统,机组工艺流程,相关资料,城市供暖热指标 民用建筑供暖设计热指标 住宅及旅馆卫生器具用水量、水温及使用率 住宅浴盆同时使用,结垢的危害,换热器在运行一段时后,流体介质中的可沉积物会在换热表面上生成垢层,有时换热面还会被流体腐蚀而形成垢层,垢层产生附加热阻,使总传热系数减小,传热速率显著下降,因垢层导热系数很小,即使厚度不大,垢层热阻也很大,往往会成为主要热阻,必须给予足够重视,板式换热器其他内容,设备的起吊 拆装空间 备件,板片,垫片 板片的清洗 重新组装 夹紧尺寸,传热的基本原理,热量总是从高温物质向低温物质传递 温
15、差的存在,温差是传热的动力 忽略热损失的情况下,吸热=放热 传热有三种方式,传热的三种方式,热传导:依靠物体中微观粒子的热运动,如固体中的传热; 热对流:流体质点(微团)发生宏观相对位移而引起的传热现象,对流传热只能发生在流体中,通常把传热表面与接触流体的传热也称为对流传热; 热辐射:高温物体以电磁波的形式进行的一种传热现象,热辐射不需要任何介质做媒介;在高温情况下,辐射传热成为主要传热方式。,换热器的热量传导计算,Q=KAt/L 式中: Q传热热量 K导热系数 A传热面积 t传热温差 L传热距离,传热领域伟大的人物,传热原理,流体温度变化规律,顺流:两股流体平行同向流动。 逆流:两股流体平行逆向流动。 叉流:两股流体流动方向垂直。,流体传热温差,t的概念: 在实际换热器的传热过程中,冷热流体的温度沿换热面一般都是变化的,温差不是一个常数,因此在运用传热计算时,引入平均温差t的概念。,流体温度变化规律,K的估算,K的取值,2.实验测定K值 : 通过测量Q、A、t 计算K,关于传热计算,热阻,污垢系数,板式换热器的设计计算,几个准数 努塞尔数 雷诺数 普朗特数 格拉晓夫数,
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