换热器基础知识培训
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- 第七部分 课后习题
- 第六部分 换热器常见问题处理
- 第五部分 换热器检修
- 第四部分 换热器投用
- 第三部分 列管式换热器
- 第二部分 板式换热器
- 第一部分 换热器概述
- Contents
- ◆ 目录 ◆
- 第一部分 换热器概述
- 1.换热器的定义以在两种流体之间用来传递热量为基本目的装置统称换热设备，又称换热器。2.功能主要功能是保证工艺过程对介质所要求的特定温度，同时也是提高能源利用率、回收利用余热、废热和低位热能。3.应用换热器的应用十分广泛，它是化工、炼油、动力、原子能、轻工、食品制药和机械制造等行业广泛使用的一种通用设备。换热器既可是一种单独的设备，如加热器、冷却器和凝汽器等；也可是某一工艺设备的组成部分，如氨合成塔内的热交换器。4.分类
- 4.1 按作用原理和传热方式分类
（1）直接接触式换热器冷热流体直接接触，相互混合传递热量。特点是结构简单，传热效率高。适用于冷热流体允许混合的场合，如凉水塔、洗涤塔文氏管及喷射冷凝器等。
（2）蓄热式换热器借助热容量较大的固体蓄热体，将热量由热流体传给冷流体。当蓄热体与热流体接触时，从热流体接受热量，然后与冷流体接触，将热量传递给冷流体，从而达到换热目的。特点是结构简单，可耐高温，体积庞大，不能避免冷热两种流体的混合。适用于高温气体热量的回收与冷却。如回转式空气预热器。
（3）间壁式换热器（表面式换热器、间接式换热器）冷热流体被固体避免隔开，互不接触，热量由热流体通过壁面传递给冷流体。形式多样。适用于冷、热流体不允许混合的场合。如各种管壳式、板式换热器。
- 4.2 按用途分类（1）加热器用于把流体加热到所需温度，被加热流体在加热过程中不发生相变。（2）预热器用于流体的预热，以提高整套工艺装置的效率。（3）过热器用于加热饱和蒸汽，使其达到过热状态。（4）蒸发器用于加热液体，使其蒸发汽化。（5）再沸器用于加热已被冷凝的液体，使其再受热汽化。为蒸馏过程专用设备。（6）冷却器用于冷却流体，使其达到所需温度。（7）冷凝器用于冷凝饱和蒸汽，使其放出潜热而凝结液化。
- 4.3 按传热面形状和结构分类（1）管式换热器通过管子壁面进行传热的换热器。按传热管的结构形式可分为管壳式换热器、蛇管式换热器、套管式换热器、翅片式换热器等。应用广泛。（2）板式换热器通过板面进行传热的换热器。按传热板的结构形式可分为平板式、螺旋板式、板翅式换热器等。（3）特殊形式换热器 根据工艺特殊要求而设计的具有特殊结构的换热器。如回转式、热管、同流式换热器等。4.4 按所用材料分类（1）金属材料换热器由金属材料加工制成的换热器。因金属材料导热系数大，故此类换热器的传热效率高。（2）非金属材料换热器由非金属材料加工制成的换热器。常用的材料有石墨、玻璃、塑料、陶瓷等。因非金属材料导热系数小，故此类换热器的传热效率低。常用于具有腐蚀性的流体。
- 结构：主要由金属板、导杆、密封垫及压紧装置组成。金属板冲压成波纹形或槽形等，以增加刚度和流体的湍动，提高传热效率，金属板的边角处开有圆孔，压紧后构成流体的水平通道。导板水平布置，用于支承金属板并在压紧和松开时导向。金属板被压紧时，密封垫使金属板之间构成流体的铅垂通道，且保证密封。松开压紧装置即可清理板间污垢。
- 第二部分 板式换热器
- 第二部分 板式换热器
（一）传热系数高
板式换热器具有较高的传热系数，一般约为管壳式换热器的3～5倍。主要原因是板片的波纹能使流体在较小的流速下产生湍流。
（二）对数平均温差大
板式换热器两种流体可实现纯逆流，一般为顺流或逆流方式。
- 第二部分 板式换热器
（三）NTU大
NTU表示相对于流体热容流量，换热器传热能力的大小。板可设置一个，也可设置多个。管壳式换热器无法实现多种介质换热。
（四）清洗方便
把板式换热器的压紧螺柱卸掉后，即可松开例如对于已定的传热系数K和热容量 GCp值，NTU的大小就意味着换热器尺寸的大小，即传热面积的大小。
（五）污垢系数低
污垢系数约为管壳式换热器的1/10。其原因是板间流体的剧烈湍动，杂质不易沉积；板间流道死区少；不锈钢换热面光滑，附着物少；清洗容易等。
（六）能实现多种介质换热
若要进行两种以上介质换热时，则可在板式换热器中设置中间隔板。 视换热介质的数目，中间隔板束，卸下板片，进行机械清洗。
（七）缺点
允许的操作压力和温度低，操作压力高时容易造成板片变形和泄漏，操作温度高时，容易造成胶垫软化变形和泄漏，且胶垫快速老化。通常操作温度不宜超过130℃。
- 第二部分 板式换热器
- 聚乙烯装置3台板式换热型号为：T45-MFM流动形式：逆流板片数533片，有效板片数531；流程数1
- 管壳式换热器
- 管壳式换热器由管束、管板、壳体，各种接管等主要部件组成。根据其结构特点，可分为固定管板式、浮头式、U形管式、填料函式等四种形式。
- 第三部分 列管式换热器
- 固定管板式换热器适用于壳程介质清洁，不易结垢，管程需清洗以及温差不大或温差虽大但是壳程压力不高的场合。固定管板式换热器的管束两端通过焊接或胀接固定在管板上。优点：结构简单、紧凑、能承受较高的压力，造价低，管程清洗方便，管子损坏时易于堵管或更换。缺点：不易清洗壳程，壳体和管束中可能产生较大的热应力适用场合：适用于壳程介质清洁，不易结垢，管程需清洗以及温差不大或温差虽大但是壳程压力不大的场合。
- 1．固定管板式换热器
- 第三部分 列管式换热器
- 这类换热器，一端管板是固定的，另一端管板可在壳体内移动，因而管、壳间不产生温差应力。管束可以抽出，便于清洗。但这类换热器结构较复杂，金属耗量较大。浮头处如发生内漏时不便检查。管束与壳体间隙较大，影响传热。优点：管内和管间清洗方便，不会产生热应力。缺点： 结构复杂，设备笨重，造价高，浮头端小盖在操作中无法检查。若浮头密封失效，将导致两种介质的混合，且不易觉察。适用场合：壳体和管束之间壁温相差较大，或介质易 结垢的场合。
- 2．浮头式换热器
- 第三部分 列管式换热器
- U型管式换热器适用于管、壳壁温差较大的场合，尤其是管内介质清洁不易结垢的高温、高压、腐蚀性较强的场合。结构： U形管式换热器内只有一块管 板，管束弯成U形，管子两端都固定在一块管板上。优点：结构简单，价格便宜，承受能力强，不会产生热应力。管束可以抽出清洗。缺点：布管少，管板利用率低，管子坏时不易更换。管内清洗不便，管束中间部分的管子难以更换适用场合：特别适用于管内走清洁而不易结垢的高温、高压、腐蚀性大的物料。
- 3．U型管式换热器
- 第三部分 列管式换热器
- 这种设备的结构特点与浮头式换热器相类似，浮头部分露在壳体以外，在浮头与壳体的滑动接触面处采用填料函式密封结构。由于采用填料函式密封结构，使得管束在壳体轴向可以自由伸缩，不会产生壳壁与管壁热变形差而引起的热应力。优点：结构简单，加工制造方便，造价低，管内和管间清洗方便。缺点：填料处易泄漏。适用场合： 4MPa 以下，且不适用于易挥发、易燃、易爆、有毒及贵重介质，使用温度受填料的物性限制。
- 4．填料函式换热器
- 第三部分 列管式换热器
l聚合车间列管式换热器
- 第三部分 列管式换热器
- 1.换热器的投用：投用前准备工作：佩戴劳保用品，包括手套，安全帽；使用合适工具，包括对讲机，F扳手，活扳手；一单五卡等。投用步骤:（1）投用前检查：检查确认换热器内凝结水排净；检查确认出入口盲板已经拆除；检查确认放空阀全部关闭；确认压力表、温度计、热电偶已投用；检查确认换热器接地完好，地脚螺栓无松动；检查确认法兰及筒体螺栓配套螺母安装齐全，螺栓满扣，紧固。（2）先投冷介质：先开出口放空阀，缓慢开冷介质入口阀至全开，待放空阀有油气味时关小放空阀，至放空阀见油后完全关闭，待换热器内充满介质后全开出口阀，关闭副线阀。（3）后投用热介质：后开入口放空阀，缓慢开热介质出口阀至全开，待放空阀有油气味时关小放空阀，至放空阀见油后完全关闭，待换热器内充满介质后全开入口阀，关闭副线阀。（4）投用后检查：检查温度、压力是否；检查静密封点是否有泄漏；检查流量是否正常。
- 第四部分 换热器投用
- 2.换热器投用后注意事项换热器投用后，操作人员应定期对换热器进行巡回检查，判断换热器是否运行正常。（１）检查工艺参数，严禁超温、超压运行。（２）检查隔槽、接口法兰有无泄漏。（３）检查基础支座的稳固情况。（４）检查换热器及管线的振动情况。（５）定时观察介质换热后的温度变化。（６）检查保温层是否完好。3.换热器停运（1）先停热介质：先全开副线阀，后关闭热介质进、出口阀。（2）后停冷介质：先全开副线阀，后关闭冷介质进出口阀。如果需要进行检修，应按照置换、吹扫规定进行操作，待设备本体温度降低至许可温度后方可检修。
- 第四部分 换热器投用
- 4.日常维护操作运行中的检查与清洗。它既能发现早期异常并采取相应的措施，又可保持管束表面的清洁，保证传热效果和防止腐蚀。（1）定期检查流量、压力、温度等操记录如果发现压力损失增加，说明管束内外有结垢和堵塞现象发生如果换热器温度达不到设计工艺参数要求，说明管内外壁产生结垢，传热系数下降，传热速率恶化。通过低温流体出口取样，分析其颜色，密度，粘度来检查管束破坏、泄露情况，如果冷取水出口粘度高，可能是因为关闭结垢，腐蚀速度加快和管束胀口泄露所致。（2）定期检查壳体内外表面的腐蚀和磨损情况，通过采用测厚仪测定腐蚀减薄的壳体部位。（3）清洗。操作中清洗一般指管内侧的清洗对于已经结构的流体，可定期增加流量或进行逆流操作，除去管内壁的污垢，也可加入化学药品。
- 第四部分 换热器投用
- 检修内容：（大修）
- 包括小修内容
- 修理或更换进出口管道及各部阀门
- 全面检查换热器、更换易损件并单测试压
- 修理或更换各部仪表、及安全装置
- 修理或更换过滤器放空阀
- 检查修理基础及地购螺检
- 刷漆防腐
- 第五部分 换热器检修
- 小修
- 检查清理换热器中的结垢；
- 检查更换易损件；
- 检查换热器变形、裂纹、伤痕、腐蚀等情况，视情况更换；
- 检查、修理换热器连接件；
- 检查修理阀门、管道及附件；
- 检查调试各部仪表及安全装置；
- 检查修理管束、管板及管程与壳程连接部位；
- 检查更换部分连接螺栓、螺母；
- 检查修理静电接地装置；
- 修补壳体、管道保温层（如有）
- 第五部分 换热器检修
- 故障一：法兰泄露原因： 法兰泄漏常发生在螺栓紧固部位和旋入处，螺栓随着温度上升而伸长，紧固部位发生松动。对策：尽量 减少连接法兰紧固作业要方便‘采用自紧式结构螺栓故障二：污垢导致热效率降低，原因：流体中含有固体物，悬浮物，冷却水中的藻类、细菌、泥沙导致严重结构对策：充分掌握易污部位，致污物质，污垢程度定期检查故障三：管子的腐蚀、磨损。对策：定期清洗提高管材质量，增加壁厚流体入口前设置过滤网。
- 第六部分 换热器常见问题处理
- 故障四：管子振动原因：管与泵、压缩机共振侧面进入的高压蒸汽对管子的冲击对策：在流体入口前设置缓冲罐防止脉冲折流板上的管孔经与管子紧密配合，管孔不要过大减少折流板间距，使管子的振幅变小加大管子壁厚和折流板厚度故障五：由于管组装松动形成的泄露。原因：管振动开停车和紧急停车造成的热冲击定期检修时操作不当产生的机械冲击对策：重新胀管，检修中对某根管子进行胀管装配时，要对周围管子进行再胀管，以免松动对于胀管部位不允许泄露的设备宜采用焊接装配
- 第六部分 换热器常见问题处理
- 板式换热器常见故障原因及处理方法
- 第六部分 换热器常见问题处理
- 板式换热器常见故障原因及处理方法
- 第六部分 换热器常见问题处理
- 管壳式换热器常见故障原因及处理方法
- 第六部分 换热器常见问题处理
- 一、填空题1.管壳式换热器尽可能采用（逆流）换热流程。2.正常换热器投用时应先投用（低温介质）。3.列管式换热器壳体内设折流板的目的是：（强化传热）和（支撑管束）。4.风送系统换热器结构形式为：（翅片式换热器）。5.将若干细管组成的管束放在一个大的外管中，这种换热器叫做（列管式）换热器。6.管壳式换热器可分为（固定管板式）、（浮头式）、（U型管式）和填料函式。7.在换热器中参加换热的两种流体在间壁两边分别以相反的方向流动，称为(逆流)。8.在换热器中参加换热的两种流体若以相同的方向流动，则称为(并流)。9.在工业生产中，一般都采用(逆流)，只有在特殊情况时，才采用(并流)。10.评价换热器性能的一个主要指标是(传热系数K)。
- 第七部分 换热器课后习题
- 11.换热器中（ 板式 ）换热器不是通过管壁传热的换热器。12.调温水系统主要由循环气冷却器调温水泵、调温水（冷却器）、调温水阀和膨胀罐、开车（加热器）等组成。13.PE装置调温水冷却器是（板式）换热器。14.PP装置反应回路系统由聚合反应器、循环气压缩机和（循环气冷却器）组成。15.一般冷却器的冷却水是从 （下部进）上部出 。16.换热器物料的流速与传热系数的关系较密切，流速越大，对流传热系数就（越大） ，换热效果就（越好）。17将蒸汽冷凝成液体的换热器称为（冷凝器） 。18.板式换热器和管式换热器相比，其优点是（占地面积小） 。19.在工业生产中，换热器的类型很多，根据设备在生产过程中的作用来分类，可分为（冷却）型换热器和（加热）型换热器。20.换热器内不用大管子而采用许多小管子，是为了（提高）传热面积，增加传热效果。
- 第七部分 换热器课后习题
- 二、选择题1.对管束和壳体温差不大，壳程物料较干净的场合可选（B）换热器。A、浮头式 B、固定管板式C、U型管式 D、套管式2.换热器因水质不好或油品杂质多而形成水垢及油垢的结焦沉淀，一般应用哪种清理方式﹙D﹚。A、机械清理 B、高压水清理C、冲洗 D、化学清洗3.列管式换热器属于问壁式换热设备，在换热中冷热流体采用（C）形式效率高。A、折流 B、并流 C、逆流 D、顺流4.挤压造粒工段切粒水换热器结构型式为：（A）A、板式换热器 B、U型管式C、固定管板式5.固定管板式换热器水压试验时，发现列管泄漏，可以用铁塞将两端管口塞住并焊死，但堵管量不能太多，一般不超过总管数的（B）。A、5％ B、10％ C、15％ D、20％
- 第七部分 换热器课后习题
- 6.板式换热器的壁板增加波纹是为了提高（B）。A、传导传热系数 B、对流传热系数C、温差 D、其它7.检修后验收试压时，固定管板式换热器的试压顺序是（A）。A、先壳程后管程 B、先管程后壳程C、管壳程同时进行 D、不分先后8.换热器的污垢越厚，换热器的总传热系数K( A )。A、越小 B、越大 C、不变 D、不确定9.对管束和壳体温差不大，壳程物料较干净的场合可选（B）换热器。A、浮头式 B、固定管板式C、U型管式 D、套管式10.用于处理管程不易结垢的高压介质,并且管程与壳程温差大的场合时,需选用（B）换热器。A、固定管板式 B、U型管式C、浮头式 D、套管式
- 第七部分 换热器课后习题
- 11.列管式换热器中，管子的排列一般有直列和错列两种，当传热面积一定时，采用(B)排列对流传热系数稍大。A、直列 B、错列 C、无法确定12.下列说法中，不是换热器效率下降的原因有（C）。A、硫腐蚀 B、结垢C、气温低 D、堵塞13.循环气冷却器E-24002是（ A ）换热器。A、单程 B、双程 C、多程 D、套管14.在循环气冷却器E4002中（ A ）走管程。A、循环气 B、脱盐水C、循环气 D、调温水15.冷凝操作中，异戊烷和共聚单体主要在（ B ）开始冷凝。A、循环气冷却器前半段B、循环气冷却器后半段C、反应器分布板下部
- 第七部分 换热器课后习题
- 16.循环气在线分析仪安装在（ B ）。 A、循环气压缩机入口B、循环气压缩机出口C、循环气冷却器入口D、循环气冷却器出口17.换热器泄露通常在( A )位置。A、 管口 B、 管束C、 法兰 D、 封头18.往复式压缩机各级出口设有冷却器，缓冲器及（B）。A 、节流阀 B、安全阀C、限制阀 D、旁通阀19.在循环气冷却器E4002中（ A ）走管程。A、循环气 B、脱盐水C、循环气 D、调温水20.循环气冷却器在开车初期用来(A )循环气。A、加热 B、冷却C、加热或冷却D、与循环气无关
- 第七部分 换热器课后习题
- 三、判断题1.按换热器的工作原理可分三大类，即直接混合式换热器，蓄热式换热器，列管换热器。（×）2.换热器物料的流速与传热系数的关系密切，流速越大，换热效果就越差。（×）3.换热器的换热管与管板的连接主要采用强度胀接、强度焊、胀焊并用等三种方法。（√）4.U型管换热器检修时，可不遵循检修规程（×）5.换热器进行酸洗后，通常要进行试漏。（√）6.换热器的内漏不影响其正常使用。（×）7.循环气冷却器在露点操作易造成分布板堵塞。（√）8.换热器进行酸洗后，通常要进行试漏。（√）9.换热器的内漏不影响其正常使用。（×）10.换热器投用时，应先投用热介质。（×）
- 第七部分 换热器课后习题
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