甲醇溶液冷却器设计(5)

目前，螺旋版换热器在化工生产中应用也日益广泛，在磷酸生产流程中，由于使用了这种形式的换热器，在清洗时可不停车，每次清洗只需切换磷酸和水的通道即可。由于螺旋版换热器能够准确的控制其出口温度，所以用这种换热器冷却脂肪酸，能够控制脂肪酸出口温度不低于80℃。螺旋版换热器在国内首先用在小化肥生产中半水煤气的预热器和氨合成塔下部的换热器，目前已逐步推广应用到其它化工生产工艺中。

伞板式换热器是在六十年代我国独创的一种新型高效式换热器。它不仅具有一般板式换热器的特点，同时还具有螺旋通道，兼有螺旋板换热器的一些特点。由于它制造简便，加工过程简化，成本低廉，已开始应用于各种生产中，如压缩机油的冷却，酸和碱等腐蚀介质的换热过程。

在化工生产中，除了遇到高温、高压、高真空和深冷等一些操作条件以外，有时还常常伴随着所处理物料的强烈腐蚀性，为了在换热过程中能妥善的解决这个问题提出和

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第一章 绪论

使用了一些新型材料的换热器，如玻璃、石墨和聚四氟乙烯等非金属材料以及钛、钽、锆等稀有金属材料制作的换热器,以此达到耐热、耐压和防腐的效果。玻璃换热器主要应用于制药工业生产中，石墨换热器主要用来处理盐酸、硫酸、醋酸和磷酸等腐蚀介质的生产场合。国内石墨换热器在农药生产中用得较多。美国“石墨换热设备公司”生产的石墨换热器有100多种型号，面积从0.16～240㎡，操作温度可达800℃，操作压力可达2.0Mpa。联邦德国更为广泛地使用块状石墨换热器，同时也制作了一种石墨板式换热器，用于两腐蚀介质之间的换热。聚四氟乙烯换热器主要用于冷却各种浓度的硫酸，加热腐蚀性极强的氯化物溶液和醋酸，用于混合二甲苯冷却器、矿用泥浆冷却器和加热苛刻性介质等。钛、钽、锆等稀有金属换热器也开始应用于化工生产中，虽然这些金属价格很昂贵，但由于它们具有一些优良特性，而得到推广使用。国内钛换热器早已开始应用于氯碱工业(钛制外冷器，氨母液换热器等的使用，解决了氯碱行业长期以来换热管腐蚀，结疤等严重问题)。

在其它新型换热器应用中，值得提出来的是热管。他是一种新型的传热元件，在六十年代开始应用于宇宙航行，但目前他的发展已日趋完善，且逐步推广应用于其它工业部门。它能利用小的传热面积传递大的热量，因此他能充分体现换热器的一种优良设计。预计热管将在化工生产中得到推广应用。

总之，换热器在化工生产中的应用是十分广泛的，任何化工生产工艺几乎都离不开它。特别是在面临能源供应日趋紧张的时候，各种节能性新型换热器有待进一步开发，以便更好地服务于化工生产实践中。 1.3换热器的分类

在工业生产中，由于用途、工作条件和物料特性的不同，出现了个种不同形式和结构的换热设备。

1.3.1按作用原理或传热方式分类

1.3.1.1直接接触式换热器

这类换热器又称混合式换热器，如图1-1所示。它是利用冷、热流体直接接触，彼此进行混合式换热的换热器。如冷却塔、冷却冷凝器等。为增加两流体的接触面积，以达到充分换热，在设备常放置填料和栅板，通常采用塔状结构。直接接触式换热器具有传热效率高、单位提供的传热面积大、设备结构简单、价格便宜等优点，但仅适用于工艺上允许两种流体混合的场合。

1.3.1.2蓄热式换热器

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四川理工学院毕业设计（设计）

这类换热器又称回热式换热器，如图1-2所示。它是借助于由固体（如固体填料或多孔性格子砖等）构成的蓄热体与热流体和冷流体交替接触，把热量从热流体传递给冷流体的换热器。在换热器内首先由热流体通过，把热量积蓄在蓄热体中，然后由冷流体通过，由蓄热

体把热量释放给冷流体。由于两种流体交替与蓄热体接触，因此不可避免地会使两流体少量混合。若两种流体不允许有混合，则不能采用蓄热式换热器。蓄热式换热器结构紧凑、价格便宜、单位体积传热面积大，故较适合应用于气-气热交换的场合。如回转式空气预热器就是一种蓄热式换热器。

1.3.1.3间壁式换热器

这类换热器又称表面式换热器。它是利用间壁(固体表面)将进行热交换的冷热两种流体隔开，互不接触，热量由热流体通过间壁传递给冷流体的换热器。间壁式换热器是工业生产中应用最为广泛的换热器，其形式多种多样，如常见的管壳式换热器和板式换热器都属于间壁式换热器。

1.3.1.4中间载体式换热器

这类换热器是把两个间壁式换热器由在其中循环的载热体连接起来的换热器。载热体在高温流体换热器和低温流体换热器之间循环，在高温流体换热器中吸收热量，在低温流体换热器中把热量释放给低温流体，如管式换热器。 1.3.2间壁式换热器分类

1.3.2.1管式换热器

这类换热器都是通过管子壁面进行传热的换热器。按传热管大的结构形式不同大致可分为蛇管式换热器、套管式换热器、缠绕管式换热器和管壳式换热器。

图1-1 直接接触式换热器 图1-2 蓄热式换热器

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第一章 绪论

(1)蛇管式换热器

蛇管式换热器一般由金属和非金属管子，按需要弯曲成所需形状，如圆盘形、 旋形和长的蛇形等。它是最早出现的一种换热设备，具有结构简单和操作方便等优点。按使用状态不同，蛇管换热器又可分为沉浸式蛇管和喷淋式蛇管两种。

a.沉浸式蛇管 如图1-3所示，蛇管多以金属管子弯绕而成，由弯头、管件和直管连接组成，也可制成适合不同设备形状要求的蛇管。使用时沉浸在盛有被加热或被冷却介质容器中，两种流体分别在管内、外进行换热。它的特点是：结构简单，造价低廉，操作敏感性较小，管子可承受较大的流体介质压力。但是，由于关外流体流 速很小，因而传热系数小，传热效率低，需要的传热面积大，设备显得笨重。沉浸式蛇管换热器常用于高压流体的冷却，以及反应器的传热元件。

b.喷淋式蛇管换热器 如图1-4所示，将蛇管成排地固定在钢架上，被冷却的流体在管内流动，冷却水由管排上方的喷淋装置均匀淋下。与沉浸式相比较，喷淋式蛇管式换热器主要优点是管外流体传热系数大，且便于检修和清洗。其缺点是积庞大，冷却水用量较大，有时喷淋效果不够理想。

(2)套管式换热器

图1-4 喷淋式蛇管换热器

图1-3 沉浸式蛇管

它是由两种不同大小直径的管子组成同心管，两端用U形弯管将它们连接成排，并根据实际需要，排列组合成传热单元，如图1-5所示。换热时，一种流体走管内另一种流体走内外管之间的环隙，内管的壁面为传热面，一般按逆流方式进行换热，两种流体都可以在较高的温度的温度、压力、流速下进行换热。

套管换热器的优点是：结构简单，工作适应范围大，传热面积增减方便，两侧流体

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四川理工学院毕业设计（设计）

均可提高流速，使传热面的两侧都可有较高的传热系数；缺点是单位传热面的的金属耗量大，检修、清洗和拆卸都较麻烦，在可拆连接处容易造成泄露。套管式换热器一般适用于高温、高压、小流量流体和所需要的传热面积不大的场合。

(3)管壳式换热器

这类换热器是目前应用最为广泛的换热设备基本结构如图1-6所示，在圆筒形壳体中放置了由许多管子组成的管束，管子的两端(或一端)固定在管板上，管子的轴线与壳

图1-5 套管式换热器 图1-6 管壳式换热器

体的轴线平行。为了增加流体在管外空间的流速并支承管子，改善传热性能，在筒体内间 …… 此处隐藏：2177字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……