《螺旋折流板式换热器的设计设计.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《螺旋折流板式换热器的设计设计.doc（84页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流螺旋折流板式换热器的设计设计.精品文档.编号：（ ）字 号本科生毕业设计（论文） 螺旋折流板换热器的设计 题目： 姓名： 学号： 班级： 二一二年六月中 国 矿 业 大 学本科生毕业设计学 院： 化工学院 专 业： 过程装备与控制工程 设计题目： 螺旋折流板换热器的设计 专 题： 基于起重机械虚拟仿真计算 与分析的简单探索 毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过
2、的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作 者 签 名： 日 期： 指导教师签名： 日期： 使用授权说明本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名： 日 期： 学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的
3、指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名： 日期： 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期： 年 月 日
4、导师签名： 日期： 年 月 日指导教师评阅书指导教师评价：一、撰写（设计）过程1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神 优 良 中 及格 不及格2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度 优 良 中 及格 不及格3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力 优 良 中 及格 不及格4、研究方法的科学性；技术线路的可行性；设计方案的合理性 优 良 中 及格 不及格5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况 优 良 中 及格 不及格二、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？ 优 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ 优 良 中 及
5、格 不及格三、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ 优 良 中 及格 不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格建议成绩： 优 良 中 及格 不及格（在所选等级前的内画“”）指导教师： （签名） 单位： （盖章）年 月 日评阅教师评阅书评阅教师评价：一、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？ 优 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ 优 良 中 及格 不及格二、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解
6、决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ 优 良 中 及格 不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格建议成绩： 优 良 中 及格 不及格（在所选等级前的内画“”）评阅教师： （签名） 单位： （盖章）年 月 日教研室（或答辩小组）及教学系意见教研室（或答辩小组）评价：一、答辩过程1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况 优 良 中 及格 不及格2、对答辩问题的反应、理解、表达情况 优 良 中 及格 不及格3、学生答辩过程中的精神状态 优 良 中 及格 不及格二、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合
7、撰写规范？ 优 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ 优 良 中 及格 不及格三、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ 优 良 中 及格 不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格评定成绩： 优 良 中 及格 不及格（在所选等级前的内画“”）教研室主任（或答辩小组组长）： （签名）年 月 日教学系意见：系主任： （签名）年 月 日中国矿业大学毕业设计任务书学院 化工学院 专业年级 过控2008 学生姓名 桂大强 任务下达日期：20
8、11年 12月 20 日毕业设计日期：2012 年 2 月 1 日至 2012 年 6 月 15 日毕业设计题目：螺旋折流板式换热器的设计毕业设计专题题目：基于起重机械虚拟仿真计算与分析的简单探索毕业设计主要内容和要求： 1 毕业设计题目螺旋折流板式换热器的设计2 主要设计参数设计一个满足工艺要求的螺旋折流板式换热器，具体的参数如下：介质分别为丁二烯和水，工作压力分别为0.39MPa、0.45MPa，入口温度分别是39.9、34，出口温度分别是36.9、38，丁二烯的质量流量是17000Kg/h。3 毕业设计内容1) 设计依据分析2) 换热器工艺计算设计3) 换热器结构设计4) 换热器强度设计
9、5) 设计总结4 英文翻译与专题翻译相关的英文文献1篇，中文字数应不低于3000字。专题名称：换热器在制冷机中的应用5 图纸换热器的装配图、部件图及零件图合计不少于3张A0图。院长签字： 指导教师签字：中国矿业大学毕业设计指导教师评阅书指导教师评语（基础理论及基本技能的掌握；独立解决实际问题的能力；研究内容的理论依据和技术方法；取得的主要成果及创新点；工作态度及工作量；总体评价及建议成绩；存在问题；是否同意答辩等）：成 绩： 指导教师签字： 年 月 日中国矿业大学毕业设计评阅教师评阅书评阅教师评语（选题的意义；基础理论及基本技能的掌握；综合运用所学知识解决实际问题的能力；工作量的大小；取得的主
10、要成果及创新点；写作的规范程度；总体评价及建议成绩；存在问题；是否同意答辩等）：成 绩： 评阅教师签字： 年 月 日中国矿业大学毕业设计答辩及综合成绩答 辩 情 况提 出 问 题回 答 问 题正 确基本正确有一般性错误有原则性错误没有回答答辩委员会评语及建议成绩：答辩委员会主任签字： 年 月 日学院领导小组综合评定成绩：学院领导小组负责人： 年 月 日摘 要折流板是提高换热器工效的重要部件。传统换热器中最普遍应用的是弓形折流板，由于存在阻流与压降大、有流动滞死区、易结垢、传热的平均温差小、振动条件下易失效等缺陷，近年来逐渐被螺旋折流板所取代。理想的螺旋折流板应具有连续的螺旋曲面。由于加工困难，
11、目前所采用的折流板，一般由若干个1/4的扇形平面板替代曲面相间连接，形成近似的螺旋面。在折流时，流体处于近似螺旋流动状态。相比于弓形折流板，在相同工况下，这样的折流板（被称为非连续型螺旋折流板）可减少压降45%左右，而总传热系数可提高20%30%，在相同热负荷下，可大大减小换热器尺寸。换热器是实现化工生产过程中热量交换和传递不可缺少的设备，在石油、化工、轻工、制药、能源等工业生产中有广泛的应用。本换热器是用于空气压缩机级间冷却，采用常温冷却水将压缩后的高温空气冷却到一定温度，本次设计采用固定管板式换热器。换热器的设计分为工艺设计和机械设计两个部分。在工艺设计部分，根据给定的设计参数假设传热系数
12、，计算换热器的换热面积以及初步确定换热器型号、换热管、管程和壳程数、折流板间距和数目以及内径等工艺尺寸，然后进行热力核算和压力降核算，确定面积欲度和换热器压力降均在合理范围之内，否则，要重新设定传热系数，重复上述过程，直至通过核算。机械设计部分分为两步，第一步：根据第一部分已设计出的工艺尺寸设计筒体、管箱、接管、折流板以及各部分之间的连接等结构和尺寸；第二步：依据GB150、GB151的规定进行强度校核，其中主要包括对管板、壳体与换热管进行的强度校核，校核通过后根据所设计结构参数绘制图纸。通过复算与校核，使所设计的换热器能够满足生产工艺的要求。关键词：螺旋折流板； 换热器； 工艺设计； 机械设
13、计； 强度校核ABSTRACT The baffle is to improve the ergonomics of the heat exchanger components. Conventional heat exchanger is the most common application of segmental baffle, defects due to a choke and pressure drop, flow hysteresis dead band, easy to scale, heat transfer, the average temperature differe
14、nce is small, vibration conditions prone to failure, in recent years to gradually spiral baffle replaced. The ideal helical baffle shall have a continuous helical surfaces. Currently used due to processing difficulties, baffle, generally replaced by the number of 1/4 of the fan-shaped flat plate sur
15、face and white connection, the formation of the helical surface approximation. Baffle, the fluid in the approximation of the spiral flow of state. Compared to the segmental baffle, in the same condition, the baffle (known as non-continuous helical baffles) can reduce the pressure drop of about 45%,
16、while the overall heat transfer coefficient can be increased by 20% to 30 % in the same heat load can be greatly reduced heat exchanger size. Heat exchanger is an indispensable equipment to transmission of heat exchange in the process of chemical production, which is in a wide range of applications
17、in petroleum, chemical industry, light industry, pharmaceuticals, energy and other industrial production. This is a heat exchanger used for benzene toluene separation process, heats benzene - toluene mixtures from room temperature to the bubble point temperature by water vapor, shell-and-tube exchan
18、ger has being chosen. Design is divided into two parts, process design part and mechanical design part. In process design, first of all, suppose a heat transfer coefficient according to given design parameters. Then, account the heat transfer area and determine variety of technology size, such as Mo
19、dels of heat exchanger, heat exchange tube number of tube side and shell side, Spacing and number of traverse baffles and diameter size, etc. At last, make heat check and pressure check on process data, make sure that area degree and pressure drop are both in reasonable limits. Otherwise, it is nece
20、ssary to re-set the heat transfer coefficient, repeat the process until the adoption of check. Mechanical design part has two steps. Step one is structural design, determine structural sizes of the heat exchanger by process parameters such as the main body, channel box, adapter tube, and tubesheet,
21、etc.; In step two, according to the data determined by the above-mentioned, make strength check by prescript of GB150 and GB151, which is include tube plate, shell and tubes. After the strength check has passed, blueprint can be drew. By complex operator and check, the heat exchanger design are meet
22、ing the requirement of production technology.Keywords: Helical Baffles; Heat exchanger;Process design; mechanical design; Strength check1 绪论该设计为螺旋折流板式换热器的设计。该换热器也是属于列管式换热器中的一种。我们常见的列管式换热器的折流板是弓形的，而此设计的折流板则是螺旋式的，这就是本次设计的独特之处和难点所在。冷换设备在石油、化工行业中占有十分关键的地位。燕山石油化工公司炼油厂现在服役的换热器大多采用的还是国外早期的设计结构，换热效率低、阻力降大、容
23、易结垢、停工检修频繁。特别是炼油厂第三套常减压蒸馏装置渣油冷却系统要求冷却效果高，原渣油冷却器L209/1、2、3为弓型折流板换热器，已不能满足安全生产的需要，因此该装置对L209/1管束进行了技术改造。原渣油冷却器采用弓型折流板换热器，其缺点为：弓型折流板换热器的能耗大；弓型折流板壳程容易结垢，降低换热效率；弓型折流板换热器的运行周期一般为2年，致使检修、清洗频繁，装置操作费用增加。渣油冷却器L209/1技术改造后采用螺旋折流板列管换热器, 有如下特点：传热系数高；壳程介质不易沉积，不易结垢，一般可延长50%使用周期，减少相应的检修、清洗费用；壳程介质呈连续平稳的螺旋型流动，适合所有介质；阻
24、力降小，可以有效的降低压力损失，减少电耗；可节省大量检修改造费用。螺旋折流板列管换热器有很好的经济效益。总之，螺旋折流板列管换热器在实际生产中的应用是成功的，在炼油化工行业中大多可以采用，有很好的推广价值。1.1本课题的来源、目的、意义换热器是石油、化工、制冷、冶金及动力等工业生产过程的主要工艺设备之一，有资料表明在我国全部换热器产量中管壳式换热器约占80以上，管壳式换热器问世将近一百多年来，已经积累了大量的设计资料和操作运行数据，其结构特性、传热特性和流体动力特性的计算已经形成了一套比较完善的方法，继续依靠传统的化工工艺计算提高其传热效率，包括根据实验室试验研究和生产现场测量标定的数据反馈，
25、对现有经验公式、设计模型以及数据图表等所进行的局部修正以及综合考虑各种影响因素在内的优化，其发展空间已经趋于饱和。因此近年来国内外对传统管壳式换热技术的改进，集中在开发研究新一代强化传热方法上，以更好地满足不同使用场合对管壳式换热器的性能要求。如在壳程采用折流杆、折流环以及螺旋折流板等支撑结构；在管程开发各种类型的翅片管、螺纹管等强化传热换热管和增加螺旋铁等内扰流结构。本文主要论述其中最有代表性的螺旋折流板换热器近年来的发展及推广应用概况。 众所周知，在化工领域上，换热器的重要性不言而喻，其运行的成本之高也是有目共睹的，换热器不仅仅局限在换热的区域内，它的运行在整个化工行业都是影响巨大的。所以
26、提高换热器的换热效率是化工行业所迫不及待的，这不仅仅会节约成本，而且会扩大产量，大大的提高化工产品的生产效率。螺旋折流板式换热器正是在不断追求进步的浪潮中推广出来的，如今已经获得了很广泛的应用，但是技术前进的脚步始终不会停留，每一天都在变革，如果要想走在技术的前列就不能忘本，毕竟技术的发展都是在原来的基础上发展过来的，因此本课题就是在我学习的最基本的弓形换热器的前提下给予更加深入的拓展。以此为基础，以便于以后可以创新。1.2螺旋折流板式换热器国内外研究综述涡旋或螺旋流动一直是强化传热的有效手段，从壳侧流体由纵向或蛇形横向流动方向改变为螺旋状流动的角度产生了螺旋折流板换热器的构想，但由于连续螺旋
27、曲面的加工及安装难度很大，20世纪 八、九十年代捷克科学家发明了非连续的1/4螺旋形折流板换热器，采用一系列1/4扇形折流平板来代替螺旋曲面。此项技术后被美国AB 公司买断，后又转让给CB& I公司，据ABB Lum musHeat transfer公司公布，自19942007年3月 该公司共完成349个项目,共计1350台(套)螺旋折流板换热器的设计和制造。我国大庆石油化工机械厂等单位也参与了应用ABB公司技术的部分制造和应用实践。其他另有一些单位则选择自主开发,近几年也得到了一些发展。工业化的螺旋折流板换热器是上世纪九十年代初，由前捷克斯洛伐克国家化工设备研究所科学家杰.卢卡和杰尼姆肯斯基
28、等人首次提出的，其特点是壳程介质的流动呈螺旋线型方式，折流板的基本形状为扇形，每块折流板与壳体轴线形成一定的夹角，相邻的折流板在周边首尾相接构成一个沿外圆周连续的类似螺旋线，从而起到改变壳程流体的流动状态达到提高传热效率的目的，并相对降低了管束因振动而产生的损伤，提高了换热器的使用寿命。应用结果表明，壳程采用螺旋折流板结构较采用垂直弓形折流板结构确实具有减少壳程流体压力降的优势。实验研究证明，对于以压缩空气为工质，在相同的Re下，光滑管螺旋隔板换热器的管外膜传热系数是光滑管弓形隔板换热器的1. 25-1. 8倍，螺旋隔板换热器的传热系数最大可以为弓形隔板换热器的1. 39倍，压降随着螺旋角的不
29、同大约可降低26% -60%。螺旋隔板支撑结构的换热器具有良好的防垢特性，适用于易结垢、高黏度的介质如原油、渣油等的强化传热。理想的螺旋折流板结构其轴线应当与换热器壳体轴线重合，从而形成连续的螺旋状回转空间。这种结构的优点在于：首先，流体在壳程流动时，由于螺旋折流板回转面的约束，最大流动截面只有壳体纵向截面的1/2(一个周期内)，在相同的流量下，和普通单壳程弓形折流板换热器相比，其特征流速理论上增大为后者的2倍左右。根据经典的对流换热无因次经验公式，壳程流速的增加将有效提高换热器壳程对流给热系数，从而提高换热器的整体传热效率。其次，由于流体与折流板表面相切接触，消除了因垂直阻挡而在折流板根部附
30、近形成的回流区，能有效抑制污垢的积累沉淀，防止壳程结垢，延长换热器的有效使用周期。此外，由于折流板对管束起到连续支撑作用，能削弱由于局部或整体横流而产生的管束诱发振动，降低换热器产生由于机械破坏而造成失效的可能性。但是这样的理想螺旋面在实际加工中却存在很大困难。一方面，由于螺旋面上每一点的法线方向都是变化的，不存在多个点同时处于具有相同法线方向平面的现象，因而折流板管孔的定位及加工都具有相当的难度，并且钻孔过程中折流板工件的空间定位及装夹对现有加工手段也是一个挑战；另一方面，在目前情况下实现具有工业规模理想螺旋面的整体成型，并且保证一定的加工精度同样具有相当的难度，而整体的连续螺旋面对换热器的
31、整体工装也会造成很大麻烦。所有这些因素的叠加效应就是导致螺旋折流板换热器的加工制造费用急剧增加，因而有必要开发理想螺旋面的替代结构，在不影响螺旋折流板换热器整体流动与传热性能的前提下，尽可能简化螺旋折流板换热器的加工制造过程，以最大限度节省制造费用和材料浪费。目前国内已经申报过的螺旋折流板列管式换热器有关专利已达30多项，大体上分成非连续型螺旋折流板结构和连续型螺旋折流板结构两大类。非连续型螺旋折流板换热器的结构特点是：由24块四分之一壳横截面的扇形截面折流板搭建成一个近似螺旋面，间断状地自壳程进口处向出口处推进，实验表明这种形式的换热器螺旋折流板可以使壳侧流体呈近似螺旋流动，单位压降换热能力
32、相对弓型折流板有很大提高。但也正是由于 扇形折流板 是按与 壳程轴线 的一定角度首尾相接依次摆放 的， 相邻两块折流板的直边在顶部交错对接 后露出了 一 个非常明显的缝隙，致 使 壳程介质在 两块折流板 间形成 短路漏流 ，实测证明如果 换热 器直径超过1000mm或者 换热 面积超过2000平方米，其换热特性可能还不及采用弓型折流板结构。连续型螺旋折流板换热器的 结构 特点是：折流板类似于常见的 输送 固相介质 的搅龙 ，其形状可以是自壳体进口向出口推进的完全螺旋面，使介质在壳体内做到相对连续平稳旋转流动，但折流板不能覆盖壳程的壳体中心区域，需要采取其它辅助结构来弥补换热损失，此外这类螺旋折
33、流板换热器加工制造十分复杂，给产品的进一步大型化和推广应用带来困难。为了搞清螺旋折流板换热器换热效率不如弓形折流板结构的原因，专家学者对不同直径壳体、不同角度的螺旋折流板换热器进行了多次的模拟试验。通过试验发现，大量介质从相邻折流板间形成的三角形空间短路通过，壳体直径越大短路越严重，因而严重削弱了换热效率。为了确保壳程换热效率的提高幅度，近年来国内出现一些新型防短路螺旋折流板管壳式换热器的产品或构思，力图使壳程内介质以理想的螺旋流形式通过壳体。大连海特炼油技术有限公司宋小平等人针对普通螺旋折流板管壳式换热器的弱点，分别将原扇形折流板在两侧直边处同时加宽一排或二排管距宽度，相邻两扇形板的直边以交
34、叉搭式接续，加宽部分重迭，由同一排或二排换热管穿过。模拟结果表明，扇形折流板在两侧直边处同时加宽510mm后,短路现象仍然存在，加宽到一排至二排管距宽度后，壳程内介质以理想的螺旋流通过壳体,短路现象几乎没有。这种交叉重迭搭接方式接续，可以对流经管束的介质起到良好的引导作用,减少两相邻扇形板直边交叉形成三角形空间的短路现象，确保换热效率的提高。由于有同一排或二排换热管穿过相邻两扇形板,强化了管束刚性，避免了象限间分离的趋势，同时有重叠部分的螺旋折流板结构将起到良好的防振效果。抚顺机械设备制造有限公司李久生等人提出 双壳程螺旋折流板换热器的产品方案，其出发点是大直径换热器上选用单壳程螺旋折流板结构
35、将会受到25-40螺旋倾角的限制。由于影响传热系数高低的主要是雷诺数Re，而介质的流速对Re起到了决定性的作用，大直径必然形成较大的流通面积，因此在流量一定的情况下，要想得到适宜的流速，就要选择较小的折流间距来保证一定的Re值。采用双壳程相当于减小了壳体直径，在保证一定流速的情况下使得折流间距变大，从而得到了较大的螺旋倾角，解决大直径螺旋折流板换热器螺旋倾角小、传热性能下降的弊病。他们认为，一般换热器的双壳程结构大多应用在双管程换热器上，就是利用1块纵向隔板将壳侧分成双程，管束由管板、分程结构、内螺旋折流板和外螺旋折流板所组成，其中分程结构是由1个分程筒体和1块环形分隔板组成。管箱分程也是采用
36、了1个与壳侧相同直径的分程筒体，其一端焊接在管箱的端盖上，另一端用4个支撑板将筒体固定。管程介质首先从管箱接管流入分程筒体内，再流经筒体内所包含的换热管到另一端管板处，然后返回到筒外的换热管，再流到管箱的分程筒体外从另一接管流出。壳程介质也是先从壳体接管流入，由于分隔板的阻隔，介质只能进入分程筒体至另一端管板处，再返回到筒外流至前端分隔板处，从另一接管流出,最终完成管壳程介质的换热过程。1.3换热器的设计要求随着经济的发展，各种不同型式和种类的换热器发展很快，新结构、新材料的换热器不断涌现。为了适应发展的需要，我国对某些种类的换热器已经建立了标准，形成了系列。完善的换热器在设计或选型时应满足以
37、下基本要求：（1） 合理地实现所规定的工艺条件；（2） 结构安全可靠；（3） 便于制造、安装、操作和维修；（4） 经济上合理。 1.4本课题的设计任务（1） 检索大量相关资料，对本课题有一个整体的理解和思路。 （2） 筛选搜集的资料，对本课题的国内外研究动态有一个大致了解，自作一个设计大纲。书写开题报告、文献综述和外文翻译。（3） 根据课题进行工艺计算和结构设计 （4） 固定管板式换热器的主要部件强度计算、设计以及附件结构的选择。（5） 绘制设计图、装配总图和部件图。（6） 书写毕业论文。 2 换热器的简介2.1换热器的分类适用于不同介质、不同工况、不同温度、不同压力的换热器，结构型式也不同，
38、换热器的具体分类如下： 换热器按传热原理分类：（1）表面式换热器：表面式换热器是温度不同的两种流体在被壁面分开的空间里流动，通过壁面的导热和流体在壁表面对流，两种流体之间进行换热。表面式换热器有管壳式、套管式和其他型式的换热器。 （2）蓄热式换热器：蓄热式换热器通过固体物质构成的蓄热体，把热量从高温流体传递给低温流体，热介质先通过加热固体物质达到一定温度后，冷介质再通过固体物质被加热，使之达到热量传递的目的。蓄热式换热器有旋转式、阀门切换式等。 （3）流体连接间接式换热器：流体连接间接式换热器，是把两个表面式换热器由在其中循环的热载体连接起来的换热器，热载体在高温流体换热器和低温流体之间循环，
39、在高温流体接受热量，在低温流体换热器把热量释放给低温流体。 （4）直接接触式换热器：直接接触式换热器是两种流体直接接触进行换热的设备，例如，冷水塔、气体冷凝器等。 换热器按用途分类：（1）加热器：加热器是把流体加热到必要的温度，但加热流体没有发生相的变化。 （2）预热器：预热器预先加热流体，为工序操作提供标准的工艺参数。 （3）过热器：过热器用于把流体（工艺气或蒸汽）加热到过热状态。 （4）蒸发器：蒸发器用于加热流体，达到沸点以上温度，使其流体蒸发，一般有相的变化。 按换热器的结构分类可分为：浮头式换热器、固定管板式换热器、U形管板换热器、板式换热器等。表1-1 不同类型的换热器及其特性类 型
40、 特 点 间 壁 式 管 壳 式 列管式 固定管板式 刚性结构 用于管壳温差较小的情况（一般50），管间不能清洗 带膨胀节 有一定的温度补偿能力，壳程只能承受低压力 浮头式 管内外均能承受高压，可用于高温高压场合 U型管式 管内外均能承受高压，管内清洗及检修困难 填料函式 外填料函 管间容易泄漏，不宜处理易挥发、易爆炸及压力较高的介质 内填料函 密封性能差，只能用于压差较小的场合 釜式 壳体上部有个蒸发空间用于再沸、蒸煮 双套管式 结构比较复杂，主要用于高温高压场合和固定床反应器中 套管式 能逆流操作，用于传热面较小的冷却器、冷凝器或预热器 螺旋管式 沉浸式 用于管内流体的冷却、冷凝或管外流体
41、的加热 喷淋式 只用于管内流体的冷却或冷凝 板面式 板式 拆洗方便，传热面能调整，主要用于粘性较大的液体间换热 螺旋板式 可进行严格的逆流操作，有自洁的作用，可用作回收低温热能 平板式 结构紧凑，拆洗方便，通道较小、易堵，要求流体干净 板壳式 板束类似于管束，可抽出清洗检修，压力不能太高 混合式 适用于允许换热流体之间直接接触 蓄热式 换热过程分阶段交替进行，适用于从高温炉气中回收热能的场合 2.2列管式换热器的工作原理列管式换热器是目前化工及酒精生产上应用最广的一种换热器。它主要由壳体、管板、换热管、封头、折流挡板等组成。所需材质 ，可分别采用普通碳钢、紫铜、或不锈钢制作。在进行换热时，一种
42、流体由封头的连结管处进入，在管流动，从封头另一端的出口管流出，这称之管程；另一种流体由壳体的接管进入，从壳体上的另一接管处流出，这称为壳程列管式换热器。 列管式换热器是以封闭在壳体中管束的壁面作为传热面的间壁式换热器。这种换热器结构较简单，操作可靠，可用各种结构材料（主要是金属材料）制造，能在高温、高压下使用，是目前应用最广的类型。由壳体、传热管束、管板、折流板（挡板）和管箱等部件组成。壳体多为圆筒形，内部装有管束，管束两端固定在管板上。进行换热的冷热两种流体，一种在管内流动，称为管程流体；另一种在管外流动，称为壳程流体。为提高管外流体的传热分系数，通常在壳体内安装若干挡板。挡板可提高壳程流体
43、速度，迫使流体按规定路程多次横向通过管束，增强流体湍流程度。换热管在管板上可按等边三角形或正方形排列。等边三角形排列较紧凑，管外流体湍动程度高，传热分系数大；流体每通过管束一次称为一个管程；每通过壳体一次称为一个壳程。图示为最简单的单壳程单管程换热器,简称为1-1型换热器。为提高管内流体速度,可在两端管箱内设置隔板，将全部管子均分成若干组。这样流体每次只通过部分管子，因而在管束中往返多次，这称为多管程。同样，为提高管外流速，也可在壳体内安装纵向挡板，迫使流体多次通过壳体空间，称为多壳程。多管程与多壳程可配合应用。2.3螺旋折流板式换热器 折流板是提高换热器工效的重要部件。传统换热器中最普遍应用的是弓形折流板，由于存在阻流与压降大、有流动滞死区、易结垢、传热的平均温差小、振