淺析換熱器在化工生產(chǎn)工藝中的應(yīng)用

唐藍(lán)玲

摘 要：換熱器在化工生產(chǎn)中常用于物料的加熱、冷卻或蒸發(fā)過(guò)程，按其用途或換熱目的分為加熱器、冷卻器和冷凝器；本文主要以間壁式換熱器應(yīng)用為例作簡(jiǎn)單介紹。

關(guān)鍵詞：換熱器；化工生產(chǎn)；工藝

換熱器在化工生產(chǎn)中常用于物料的加熱、冷卻或蒸發(fā)過(guò)程，按其用途或換熱目的分為加熱器、冷卻器和冷凝器；按換熱方法分為間壁式、混合式和蓄熱式；按傳熱面結(jié)構(gòu)分為管式和板式等。下面主要以間壁式換熱器應(yīng)用為例作簡(jiǎn)單介紹。

1. 間壁式換熱器的種類(lèi)及主要類(lèi)型

目前化工生產(chǎn)中常用的間壁式換熱器，按結(jié)構(gòu)和材質(zhì)的不同大致可分為以下幾類(lèi)：

1.1管殼式換熱器傳熱面由管子組成，包括列管式換熱器、套管式換熱器、蛇管式換熱器、翅片管式換熱器等多種。

1.2板式換熱器傳熱面由板材組成，包括平板式換熱器、螺旋板式換熱器、板翅式換熱器、夾套式換熱器、板殼式換熱器等多種。

1.3由非金屬材料制成的換熱器包括不透性石墨換熱器、玻璃換熱器、聚四氟乙烯換熱器等不同材料制成的換熱器。

換熱器性能的優(yōu)劣對(duì)傳熱過(guò)程有重大影響，在評(píng)定和選擇換熱器時(shí)，應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)過(guò)程的特點(diǎn)，考慮以下幾個(gè)因素，恰當(dāng)?shù)剡x用適宜的換熱器型式：①換熱器效率要高，即總傳熱系數(shù)要大；②單位體積換熱器的傳熱面積要大，即比表面積大，緊湊性好；③流體流動(dòng)過(guò)程阻力要小；④材質(zhì)隨溫度變化而產(chǎn)生的應(yīng)力要小；⑤結(jié)垢要少，清除污垢要方便。

2.列管式換熱器

列管式換熱器是化工生產(chǎn)中應(yīng)用最廣泛的一種換熱設(shè)備。這種換熱器設(shè)計(jì)比較成熟，我國(guó)已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化和系列化，可供選擇使用。這種換熱器的特點(diǎn)已列出。其主要優(yōu)點(diǎn)在于結(jié)構(gòu)緊湊，材料多樣，單位換熱器體積有較大的傳熱面積，一般可達(dá)40～80m2。因此有較高的傳熱速率和廣泛的應(yīng)用。

2.1換熱器的程數(shù)列管式換熱器的程數(shù)一般是指管程的程數(shù)，即管程流體流經(jīng)管束的次數(shù)。流體只流經(jīng)管束一次的，稱(chēng)為單程。如果換熱器封頭管箱內(nèi)有隔板將管束分為兩組，流體往返流經(jīng)兩組管束，稱(chēng)為雙程，以此類(lèi)推。

多程列管式換熱器適用于管內(nèi)流體流量小、所需傳熱面積很大的情況。管程多，可以使管內(nèi)流速加快，增大湍流程度，從而提高管內(nèi)給熱系數(shù)，強(qiáng)化傳熱。

2.2管間折流擋板當(dāng)列管式換熱器的列管數(shù)很多時(shí)，管外殼程空間斷面就會(huì)很大，而使殼程流體流速減小。為了提高殼程流體的流速，常在管外殼程空間安裝折流擋板。常用的圓缺形折流擋板。另外還有盤(pán)、環(huán)交替排列的盤(pán)、環(huán)形折流擋板。

2.3換熱器的熱補(bǔ)償措施列管式換熱器在使用時(shí)，常常由于外殼和管束的溫度不同，或殼體與管束的材質(zhì)熱膨脹系數(shù)不同，產(chǎn)生熱應(yīng)力，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使列管彎曲變形，或從花板上松弛而引起泄漏，甚至使整個(gè)換熱器損壞。根據(jù)熱補(bǔ)償措施可將列管式換熱器分成：固定管板式換熱器、U形管式換熱器和浮頭式換熱器，熱補(bǔ)償措施如下：

2.3.1補(bǔ)償圈補(bǔ)償在換熱器外殼上裝置各種形式的補(bǔ)償圈，使外殼具有一定的伸縮性。當(dāng)管束與外殼膨脹的程度有差異時(shí)，可由補(bǔ)償圈的彈性伸縮而得到補(bǔ)償而消除應(yīng)力影響。

2.3.2形管補(bǔ)償將管束中的管子加工成U形，管子的兩端都固定在同一塊花板上。這種類(lèi)型的換熱器每根管子都可以自由伸縮，而與外殼的伸縮無(wú)關(guān)。只是管內(nèi)不易清洗。

2.3.3浮頭補(bǔ)償換熱器的一塊花板不直接與外殼相連，將這一端稱(chēng)為浮頭。浮頭有在殼內(nèi)的，也有在殼外的。這樣，管束的膨脹變形不受外殼牽制。

結(jié)語(yǔ)

總之，換熱器在化工生產(chǎn)中常用于物料的加熱、冷卻或蒸發(fā)過(guò)程，按其用途或換熱目的分為加熱器、冷卻器和冷凝器；按換熱方法分為間壁式、混合式和蓄熱式；按傳熱面結(jié)構(gòu)分為管式和板式等。換熱器是化工，石油，動(dòng)力，食品及其它許多工業(yè)部門(mén)的通用設(shè)備，在生產(chǎn)中占有重要地位。

參考文獻(xiàn)：

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