搜索
池州学院毕业论文第1页共24页池州学院应用化工技术专业毕业论文论文题名：列管式换热器的换热方式和在工业中的应用学生姓名：刘锋学号：090313108指导老师：查振华专业：应用化工技术年级：0902级池州学院毕业论文第I页共11页摘要换热器是化工和一些工业部门生产过程中主要的换热设备,在石油、化工生产中通常对流体加热或冷却都要有热量交换,因而都需要换热器,在化工厂,换热器的费用约占总费用的10%—20%，在炼油厂约占总费用的35%—40%，随着科研人员的不断发展和创新对新能源的利用和开发。换热器在生活中的应用也日益增进,在现在的工业生产换热器占有较大的份额。而列管式换热器的换热面积大,结构坚固,操作弹性大，材料广泛，便于清洁，适合大型装置的特点，列管式换热器在制药行业带来的效益非常的明显。从卫生要求较高的液体，一个工业用水量较大和卫生要求较高的制药厂都可以用列管式换热器来处理，池州学院毕业论文第2页共11页目录摘要....................................................I第一章列管式热器的介绍.....................................................................................3一、列管式热器的系列标准...........................................3二、列管式热器的特点和结构.........................................4第二章列管式换热器换热的原理和清洗.........................................................5一、列管式换热器换热的原理.........................................5二、列管式换热器的清洗.............................................5第三章列管式换热器的应用范围.............................5第四章列管式热器在使用中渗漏的原因和解决的办法...........7参考文献..................................................................8池州学院毕业论文第3页共11页第一章列管式热器的介绍列管式换热器是一种通用的标准换热设备。它主要由壳体、管板、换热管、封头、折流挡板等组成。由于金属材料的热导率大，所需材质，可分别采用普通碳钢、紫铜、或不锈钢制作。它是通过管子壁面进行传热的，列管式换热器根据结构特点可分：固定管板式换热器、浮头式换热器、U形管式换热器、填料函式换热器这四种，一、列管式热器的结构和系列标准列管式换热器由壳体、管束、管板、折流挡板和封头组成。一种流体在管内流动，其行程称为管程；另一种流体在管外流动，其行程称为壳程。管束的壁面即为传热面。（1）列管式换热器的参数有：1、换热面积ＳＮ2、公称直径DN3、公称压力PN4、换热管规定5、换热管长度L6、管子数量n7、管程数Np（2）型号的表示方法列管式换热器型号表示方法：BEM273-1.0-7.7-3.0/25-1││││││└──流程数为1│││││└───换热管尺寸Φ25mm││││└────换热管管长3000mm│││└──────换热器传热面积7.7m2││└────────设计压力1.0MPa│└──────────壳体直径Φ273mm└───────────换热器结构型式(BEM为固定管板式)二列管式热器的特点和构造2、列管式换热器的特点列管式换热器的特点是壳体和管板直接焊接，结构简单、紧凑。在同样的壳体直径内，排管较多。管式换热器具有易于制造、成本较低、处理能力达、换热表面清洗比较方便、可供选用的结构材料广阔、适应性强、可用于调温调压场合等优点，由于两管板之间有管子相互持撑，管板得到加强，故在各种列管换热器中他的管板最薄，其造价比较低，因此得到了广泛应用。池州学院毕业论文第4页共11页1、列管式换热器的构造列管式换热器主要由壳体、管束、管板和顶盖等部件组成。管束安装在壳体内，两端固定在管板上，管板分别焊在外壳的两端，并在其上连接有顶盖，顶盖和壳体上装有流体进、出口接管，沿着管长的方向，常常装有一系于列垂直于管束的挡板，进行换热时，一种流体由顶盖的进口管进入。通过平行管束的管内，从另一端顶盖出口接管流出，称管程另一端流体则有壳体的接管进入。在壳体与管束间的空隙流过，而由另一接管流出，成为壳程。管束的表面积既为传热面积，流体一次通过管城，一次通过壳程的程为单壳程。列管式换热器传热面积较大时，管子数目则较多，为了提高管程流体的流速，常将全部管子平均分隔成若干组，使流体在管内往返经过多次，称多管程。为了提高壳程流体的速度，往往在壳体内安装一定数目与管束相垂直的折流板，这样既可提高流体的速度，同时迫使壳程流体按规定的路径多次错流通过管束，使瑞动程度增加，常用的挡板有园缺形和圆盘形两种，前者应用较为广泛。池州学院毕业论文第5页共11页第二章列管式式换热器的的原理以及清洗一、列管式换热器换热的原理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最大，并沿传热表面逐渐减小。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。二、列管式换热器的清洗换热器经过一段时间的运行，传热面上会产生污垢，使传热系数大大降低而影响传热效率，因而必须定期对换热器进行清洗。由于清洗的困难程度随着垢层的厚度增大而增大，所以清洗的间隔不宜过长。换热器清洗有三种方法：化学清洗、机械清洗、高压水清洗，由于化学清洗剂一般呈酸性，多少对设备都有一次腐蚀，进行酸洗时要注意对酸液的成分和酸洗的时间要控制好，换热器要无渗漏，酸洗时要注意安全。机械清洗常用于坚硬的垢层、结焦或其他沉积物，但只能清洗清洗工具能够到达的之处，列管式换热器清洗时要卸下管内的封头，清洗的工具有刮刀、竹板、钢丝刷、尼龙刷等。前两种清洗不到的可以用高压水清洗。池州学院毕业论文第6页共11页第三章列管式换热器的应用范围列管式换热器已广泛应用于民用、石油、化工、电力、医药、食品、造纸、轻工\制盐\焦化\制冷\海水淡化\换热等部门，可用于加热、冷却、蒸发、冷凝、余热回收等各种情况一、民用1：集中供热板式换热器应其结构紧凑，操作维护简便，传热效率高等特点，已成为城市集中供热工程中换热站的首选换热产品，适用于水-水换热系统，汽-水换热系统及生活热水供应系统，对合理分配热能，提高热管理水平起到重要作用。2：空调系统板式换热器广泛用于空调系统中冷冻水的换热，在冷却塔与冷凝器之间靠近冷凝器处安装板式换热器可以起到冷凝器的作用，防止设备腐蚀或堵塞，并可在过渡季节节省冷水机组的运行时间。3：高层建筑的压力阻断器在高层建筑中，以水，乙二醇等为换热介质的暖通空调系统常会具有极高的静压力，采用板式换热器做为压力阻断器，可将较高的静压分解为几部分较小的压力，从而降低系统对泵，阀，冷热水机组等设备的压力要求，节约设备的投资费用及运营成本。4：冰蓄冷系统采用板式换热器的冰蓄系统对电网起到削峰填谷的调节作用。即利用冷水机组在夜间制冷，在蓄冰罐里蓄冰，满足次日的冷量需求，降低空调的负荷峰值，从而有效地节约能源，节省运行费用。5：废热回收在各个领域内，每天均有大量的热量随着废弃的热介质（如排放的生活热水，洗浴热水，工艺冷却水等）而排放入周围大气环境中，造成了能源的巨大浪费，由于板式换热器的投资成本低，热效率高，对冷热介质的温差要求极低，可将废热回收转换为二次可利用热能，并将其用于预热工况中。具有良好的社会效益和经池州学院毕业论文第7页共11页济效益。二、工业机械工程电站钢铁工业废热回收机器冷却循环水冷却铁模冷却洗染废液回收乳液冷却冲洗冷却剂冷却连铸机冷却食品加工废油排液液压油冷却润滑油冷却液压油冷却纸浆清洗排液润磨油冷却发电机转子与定子水冷却炉水冷却蒸汽冷凝水回收窑炉水冷却变压油冷却焦化厂水冷却传动油冷却电缆油冷却乳液冷却蒸压器冷却氨浴液冷却发动机冷却淬火油冷却辊水冷却压缩机冷却剂冷却循环水冷却活塞和涡轮机表面处理纺织工业造纸工业发动机冷却电解液冷却纺织清洗剂热量回收废水冷却柴油发电机站热量回收油漆冷却毛料清洗液加热清洗水冷却气轮机冷却电镀液冷却染料厂废液加热废水蒸发压缩机冷却除油液加热水溶液冷却磷化液加热纺织机润滑油冷却化纤工艺冷却食品及饮料食品油加工医药卫生化学工业油脂化工原果汁加热食用油加热及冷却池州学院毕业论文第8页共11页乳液冷却碱液冷却石蜡冷却果酱加热脂肪酸冷却悬浮液加热酸液冷却肥皂液冷却萃取水加热玉米油冷却血浆加热氯溶液冷却矿物油冷却碳酸气果汁加热椰子油冷却柠檬酸加热盐水预热内脂溶液冷却糖浆加热花生油冷却输液冷却碳酸钾溶液冷却洗发膏冷却果汁加热棉花籽油冷却硼酸液加热池州学院毕业论文第9页共11页第四章列管式热器在使用中渗漏的原因和解决的办法◎列管式换热器渗漏解析换热器渗漏是换热器使用中最为常见的设备管理问题，渗漏主要是腐蚀造成的，少部分是由于换热器选型和换热器本身的制造工艺缺陷，列管式换热器的腐蚀形式基本有两种：电化学腐蚀和化学腐蚀。列管式换热器在制作时，管板与列管的焊接一般采用手工电弧焊，焊缝形状存在不同程度的缺陷，如凹陷、气孔、夹渣等，焊缝应力的分布也不均匀。使用时管板部分一般与工业冷却水接触，而工业冷却水中的杂质、盐类、气体、微生物都会构成对管板和焊缝的腐蚀。这就是我们常说的电化学腐蚀。研究表明，工业水无论是淡水还是海水，都会有各种离子和溶解的氧气，其中氯离子和氧的浓度变化，对金属的腐蚀形状起重要作用。另外，金属结构的复杂程度也会影响腐蚀形态。因此，管板与列管焊缝的腐蚀以孔蚀和缝隙腐蚀为主。从外观看，管板表面会有许多腐蚀产物和积沉物，分布着大小不等的凹坑。以海水为介质时，还会产生电偶腐蚀。化学腐蚀就是介质的腐蚀，换热器管板接触各种各样的化学介质，就会受到化学介质的腐蚀。另外，换热器管板还会与换热管之间产生一定的双金属腐蚀。一些管板还长期处于腐蚀介质的冲蚀中。尤其是固定管板换热器,还有温差应力,管板与换热管联接处极易泄漏,导致换热器失效。综上所述，影响换热器管板腐蚀的主要因素有：（1）介质成分和浓度：浓度的影响不一，例如在盐酸中，一般浓度越大腐蚀越严重。碳钢和不锈钢在浓度为50%左右的硫酸中腐蚀最严重，而当浓度增加到60%以上时，腐蚀反而急剧下降；（2）杂质：有害杂质包括氯离子、硫离子、氰离子、氨离子等，这些杂质在某些情况下会引起严重腐蚀（3）温度：腐蚀是一种化学反应，温度每提升10℃，腐蚀速度约增加1~3倍，但也有例外；（4）ph值：一般ph值越小，金属的腐蚀越大；（5）流速：多数情况下流速越大，腐蚀也越大。◎列管式换热器渗漏解决通常大多数企业的做法就是尽量采购质量高的换热器，经过细心维护，让换热器寿命尽可能的延长，不可避免的出现渗漏以后，就会被迫停机堆焊，2～4人池州学院毕业论文第10页共11页需要几天时间才能修复完成，如果企业高薪聘请的高级焊工，还能保证换热器继续使用一段时间，如果焊工的技术一般，那么就会造成更多的漏点甚至报废，企业不得不更换新的换热器，这是由于此种传统方法造成的种种弊端，完全不能保证企业的安全连续性生产，因此，众多企业积极寻求新技术解决换热器渗漏问题，通过引入福世蓝高分子复合材料的耐腐蚀性和抗冲刷性，通过提前对新换热器的保护，这样不仅有效治理了新换热器存在的焊缝和砂眼问题，更避免了使用后化学物质腐蚀换热器金属表面和焊接点，在以后的定期维修时，也可以涂抹福世蓝高分子复合材料来保护裸露的金属；即使使用后出现了渗漏现象，也可以通过福世蓝技术及时