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1、化工专业认识实习讲座化工专业认识实习讲座20122012年年8 8月月2323日日传热及传热设备传热及传热设备第一节第一节 概述概述 一、传热在化工生产中的应用一、传热在化工生产中的应用 传热：传热：就是温度不同而引起的热量的传递。是自然界和就是温度不同而引起的热量的传递。是自然界和工程技术领域中极普遍的一种传递过程工程技术领域中极普遍的一种传递过程 。化工中进行传热的目的：化工中进行传热的目的：1. 加热或冷却加热或冷却使物料达到指定的温度；使物料达到指定的温度；2. 换热换热回收利用热量；回收利用热量；3. 保温保温减少热损失。减少热损失。第一节第一节 概述概述一、传热在化工生产中的应用一
2、、传热在化工生产中的应用 第四章第四章 传热及传热设备传热及传热设备第一节第一节 概述概述 一、传热在化工生产中的应用一、传热在化工生产中的应用 二、传热的基本方式二、传热的基本方式1. 热传导热传导2. 对流传热对流传热3. 辐射传热辐射传热二、传热的基本方式二、传热的基本方式第一节第一节 概述概述1. 热传导热传导二、传热的基本方式二、传热的基本方式第一节第一节 概述概述定义：定义：热量热量不依靠宏观混合运动不依靠宏观混合运动而从物体的高温区向低温区或而从物体的高温区向低温区或 从高温物体向从高温物体向与之接触与之接触的低温物体移动的过程，又称为导热的低温物体移动的过程，又称为导热。特点：
3、特点：不依靠物体的宏观混合运动不依靠物体的宏观混合运动传导机理：传导机理： 金属金属-自由电子的扩散运动；自由电子的扩散运动； 非金属和大部分液体非金属和大部分液体(除水银等除水银等)晶格振动和分子碰撞；晶格振动和分子碰撞； 气体气体分子不规则热运动。分子不规则热运动。2. 对流传热对流传热二、传热的基本方式二、传热的基本方式第一节第一节 概述概述定义：定义：依靠依靠流体的宏观位移流体的宏观位移，将热量由一处带到另一处的传递现象。，将热量由一处带到另一处的传递现象。分类：分类：自然对流、强制对流自然对流、强制对流自然对流：自然对流：因流体各处不同温度而引起密度差，进而导致流体产生宏观位移。因流
4、体各处不同温度而引起密度差，进而导致流体产生宏观位移。产生原因：产生原因：强制对流：强制对流：因不同温度的流体受外来干扰作用引起的流体的宏观位移。因不同温度的流体受外来干扰作用引起的流体的宏观位移。对流传热与热传导密不可分，研究时一起考虑。对流传热与热传导密不可分，研究时一起考虑。3. 辐射传热辐射传热二、传热的基本方式二、传热的基本方式第一节第一节 概述概述传递机理：传递机理：热能以电磁波的形式在空间传递热能以电磁波的形式在空间传递, ,并在物体上进行能并在物体上进行能 量的转换。量的转换。特点特点: : 不需要任何介质。不需要任何介质。 注意：注意：注意：注意： 三种传热方式一般不单独存在
5、，往往相互伴随，同时出现。三种传热方式一般不单独存在，往往相互伴随，同时出现。三种传热方式一般不单独存在，往往相互伴随，同时出现。三种传热方式一般不单独存在，往往相互伴随，同时出现。传热及传热设备传热及传热设备第一节第一节 概述概述 一、传热在化工生产中的应用一、传热在化工生产中的应用 二、传热的基本方式二、传热的基本方式 三、冷热流体的传热方式三、冷热流体的传热方式三、冷热流体的传热方式三、冷热流体的传热方式1. 混合式传热（直接接触式传热）混合式传热（直接接触式传热）特点特点冷、热两流体在传热器中以直冷、热两流体在传热器中以直接混合的方式进行热量交换。接混合的方式进行热量交换。优点优点设备
6、简单、传热效率高。设备简单、传热效率高。用于用于气体冷却、水蒸汽冷凝。气体冷却、水蒸汽冷凝。第一节第一节 概述概述2. 蓄热式传热蓄热式传热低温流体低温流体高温流体高温流体特点特点由蓄热体和冷、热流体进行热由蓄热体和冷、热流体进行热量交换。量交换。优点优点设备较简单、耐高温。设备较简单、耐高温。缺点缺点设备体积大、有一定的混合。设备体积大、有一定的混合。三、冷热流体的传热方式三、冷热流体的传热方式第一节第一节 概述概述3. 间壁式传热间壁式传热特点特点冷、热两流体通过一固体壁传热，互不相混。冷、热两流体通过一固体壁传热，互不相混。传热面为内管的表面传热面为内管的表面三、冷热流体的传热方式三、冷
7、热流体的传热方式第一节第一节 概述概述3. 间壁式传热间壁式传热传热面为壳内所有管束的表面传热面为壳内所有管束的表面热流体热流体T1T2冷流体冷流体t1t2三、冷热流体的传热方式三、冷热流体的传热方式第一节第一节 概述概述传热及传热设备传热及传热设备第一节第一节 概述概述 一、传热在化工生产中的应用一、传热在化工生产中的应用 二、传热的基本方式二、传热的基本方式 三、冷热流体的传热方式三、冷热流体的传热方式第二节第二节 换热器换热器 一、换热器的分类一、换热器的分类 二、间壁式换热器的类型二、间壁式换热器的类型按用途分类按用途分类 加热器加热器冷却器冷却器冷凝器冷凝器蒸发器蒸发器再沸器再沸器按
8、接触方式分类按接触方式分类 蓄热式蓄热式混合式混合式间壁式间壁式按换热面形式分类按换热面形式分类 管式管式板式板式翅片式翅片式第二节第二节 换热器换热器一、换热器的分类一、换热器的分类1. 夹套式换热器夹套式换热器 结构简单，但其加热面受容器结构简单，但其加热面受容器的限制，且传热系数也不高。的限制，且传热系数也不高。为提高传热系数，可在器内安为提高传热系数，可在器内安装搅拌器，为补充传热面的不装搅拌器，为补充传热面的不足，也可在器内安装蛇管。足，也可在器内安装蛇管。第二节第二节 换热器换热器二、间壁式换热器的类型二、间壁式换热器的类型2. 蛇管式换热器蛇管式换热器 沉浸式沉浸式 蛇管的形状蛇
9、管的形状蛇管的形状蛇管的形状 第二节第二节 换热器换热器二、间壁式换热器的类型二、间壁式换热器的类型2. 蛇管式换热器蛇管式换热器 沉浸式沉浸式优点优点 ：结构简单、价格低廉，能承受高压，可用耐腐蚀材料制造。结构简单、价格低廉，能承受高压，可用耐腐蚀材料制造。 缺点缺点 ：容器内液体湍动程度低，管外对流传热系数小。容器内液体湍动程度低，管外对流传热系数小。 第二节第二节 换热器换热器二、间壁式换热器的类型二、间壁式换热器的类型2. 蛇管式换热器蛇管式换热器 喷淋式喷淋式优点优点 ：便于检修、清洗，传热效果较好。便于检修、清洗，传热效果较好。 缺点缺点 ：喷淋不易均匀，占地面积大。喷淋不易均匀，
10、占地面积大。 第二节第二节 换热器换热器二、间壁式换热器的类型二、间壁式换热器的类型3. 套管式换热器套管式换热器优点优点 ：结构较简单，耐结构较简单，耐高压，逆流。高压，逆流。 缺点缺点 ：接头多易泄漏，接头多易泄漏，单位传热面积金属单位传热面积金属 耗量耗量大。大。 第二节第二节 换热器换热器二、间壁式换热器的类型二、间壁式换热器的类型 4. 列管式换热器列管式换热器第二节第二节 换热器换热器二、间壁式换热器的类型二、间壁式换热器的类型4. 列管式换热器列管式换热器固定管板式固定管板式优点优点 ：结构较简单，造价低。结构较简单，造价低。 缺点缺点 ：温差温差70（无补偿圈（无补偿圈50）；
11、壳程压力）；壳程压力1530壳程壳程0.21.50.5315第二节第二节 换热器换热器三、列管式换热器的选用三、列管式换热器的选用传热及传热设备传热及传热设备第二节第二节 换热器换热器 一、换热器的分类一、换热器的分类 二、间壁式换热器的类型二、间壁式换热器的类型 三、列管式换热器的选用三、列管式换热器的选用 1. 流程的选择流程的选择 2. 流速的选择流速的选择 3. 出口温度的选择出口温度的选择3. 出口温度的选择出口温度的选择终温的选择，需通过经济权衡作出决定。如对冷却介质：终温的选择，需通过经济权衡作出决定。如对冷却介质： 终温低终温低传热温差大、传热面积小传热温差大、传热面积小 终温
12、高终温高节省冷却介质用量、动力消耗低节省冷却介质用量、动力消耗低 一般：冷却水进出口温度差取一般：冷却水进出口温度差取510。第二节第二节 换热器换热器三、列管式换热器的选用三、列管式换热器的选用传热及传热设备传热及传热设备第二节第二节 换热器换热器 一、换热器的分类一、换热器的分类 二、间壁式换热器的类型二、间壁式换热器的类型 三、列管式换热器的选用三、列管式换热器的选用 1. 流程的选择流程的选择 2. 流速的选择流速的选择 3. 出口温度的选择出口温度的选择 4. 换热管规格及排列方式的选择换热管规格及排列方式的选择4. 换热管规格及排列方式的选择换热管规格及排列方式的选择管径：管径：直
13、径越小，换热器单位容积的传热面积越大，单位传热面积的金属耗直径越小，换热器单位容积的传热面积越大，单位传热面积的金属耗量越低。量越低。管长：管长：合理使用管材，有合理使用管材，有1.5、2、3、6m四种。壳径相同时，管长越长、单四种。壳径相同时，管长越长、单位传热面积金属耗量越低。位传热面积金属耗量越低。排列：排列： 等边三角形等边三角形排列紧凑、管外流动湍动程度高，对流传热系数大；排列紧凑、管外流动湍动程度高，对流传热系数大； 正正 方方 形形管外易于清洗。管外易于清洗。 壳径相同，三角形比正方形多排壳径相同，三角形比正方形多排17%的管子。的管子。第二节第二节 换热器换热器三、列管式换热器
14、的选用三、列管式换热器的选用第二节第二节 换热器换热器 一、换热器的分类一、换热器的分类 二、间壁式换热器的类型二、间壁式换热器的类型 三、列管式换热器的选用三、列管式换热器的选用 四四、新型换热器、新型换热器 传热及传热设备传热及传热设备1. 1. 翅片管换热器翅片管换热器第二节第二节 换热器换热器四、新型换热器四、新型换热器1. 翅片管换热器翅片管换热器破坏边界层增加传热面积第二节第二节 换热器换热器四、新型换热器四、新型换热器空空空空冷冷冷冷器器器器 燕燕燕燕化化化化炼炼炼炼油油油油厂厂厂厂三三三三催催催催化化化化车车车车间间间间空冷器空冷器空冷器空冷器燕化炼油厂三催化车间燕化炼油厂三催
15、化车间燕化炼油厂三催化车间燕化炼油厂三催化车间1. 翅片管换热器翅片管换热器第二节第二节 换热器换热器四、新型换热器四、新型换热器板束板束板束板束单元体单元体单元体单元体优点：优点：传热系数高传热系数高结构紧凑结构紧凑缺点：缺点：制造工艺复杂制造工艺复杂 清洗、检修困难清洗、检修困难2. 板翅式换热器板翅式换热器第二节第二节 换热器换热器四、新型换热器四、新型换热器翅片型式翅片型式锯齿形锯齿形锯齿形锯齿形多孔形多孔形多孔形多孔形波状形波状形波状形波状形平直形平直形平直形平直形2. 板翅式换热器板翅式换热器第二节第二节 换热器换热器四、新型换热器四、新型换热器优点：优点：优点：优点：传热系数高传
16、热系数高结构紧凑结构紧凑操作灵活性大操作灵活性大金属耗量低金属耗量低加工检修、清洗方便加工检修、清洗方便缺点：缺点：缺点：缺点：操作压力低操作压力低2MPa 操作温度低操作温度低 处理量不大处理量不大3. 平板式换热器平板式换热器第二节第二节 换热器换热器四、新型换热器四、新型换热器优点：优点：优点：优点： 传热系数高传热系数高 不易结垢和堵塞不易结垢和堵塞 结构紧凑结构紧凑 可利用低温热源可利用低温热源缺点：缺点：缺点：缺点：操作温度、压力不高操作温度、压力不高 不易检修不易检修 流动阻力大流动阻力大4. 螺旋板式换热器螺旋板式换热器第二节第二节 换热器换热器四、新型换热器四、新型换热器燕化炼油厂三蒸馏车间（空气燕化炼油厂三蒸馏车间（空气燕化炼油厂三蒸馏车间（空气燕化炼油厂三蒸馏车间（空气烟气）烟气）烟气）烟气）5. 热管换热器热管换热器优点：优点：便于同时强化冷热流体传热便于同时强化冷热流体传热适用于低温差传热适用于低温差传热结构简单、工作可靠、使用结构简单、工作可靠、使用寿命长寿命长第二节第二节 换热器换热器四、新型换热器四、新型换热器
