第 二章 列管式换热器的工艺设计 第一节 概述 换热器是石油、化工、轻工等行业的常用设备,在工艺流程中起到为化学反应过程和物理操作过程创造必要条件、提高热量综合利用和回收余热的作用
在化工建设投资中,换热器约占总投资的 11 %
在炼油厂的常、减压蒸馏装置中,换热器约占总投资的 2 0 %
若按工艺设备重量统计,换热器在石油化工装置中约占 4 0 %左右,由此可见换热设备在化工设备中的地位
工业换热器的种类繁多,其中以列管式技术最为成熟,同时具有适用范围广、耐压性能好、便于强化传热等优点,故迄今为止仍以列管式换热器占绝大多数
本章就列管式换热器的工艺设计问题进行介绍
一、列管式换热器的结构类型 列管式换热器又称管壳式换热器,是一种通用标准换热设备
虽然在换热效率、紧凑性、材料消耗等方面不及新型换热器,但由于其具有结构简单、牢固耐用、适应性强、操作弹性大等优点,故在石化、轻工等行业工业换热设备中仍占主导地位
列管式换热器根据结构特点分为以下几种
(一)固定管板式换热器 固定管板式换热器结构如图2 -1 所示
其结构特点是两块管板分别焊接于壳体的两端,管束两端固定在管板上,具有结构简单、紧凑,造价低等优点
缺点是:(1 )除非割开管板壳程无法清洗;(2 )当壳体与换热管的温差较大时(一般以 5 0 ℃为限),因壳体与换热管的热膨胀性差异导致的温差应力(又称热应力)具有破坏性,需在壳体上设置膨胀节(又称热补偿圈),但壳程压力对膨胀节强度及伸缩均有影响,一般不建议采用
因此,其适用于壳方流体洁净且不易结垢、两流体温差不大或温差虽大但壳程压力不高的场合
图2-1 固定管板式换热器(立式) 1 -折流挡板;2 -管束;3 -壳体;4 -封头;5 -接管;6 -管板;7 -悬挂式支座 (二)浮头式换热器 浮头式换热器结构如图2-2 所示
其结构特点是换热器一端管板用法兰与壳体固定