第3章 传热设备在石油化工行业中的应用

合集下载

石油化工设备在化工行业中的应用

石油化工设备在化工行业中的应用

石油化工设备在化工行业中的应用一、引言石油化工设备是指在石油化工生产中使用的各种设备,主要包括反应器、分离器、换热器、储罐、管道等。

石油化工设备在化工行业中的应用非常广泛,涉及到石油加工、石化产品生产、塑料制造、合成纤维生产等多个领域。

本文将从石油化工设备的应用领域、主要设备及其作用、石油化工设备的发展趋势等方面进行探讨。

二、石油化工设备的应用领域1. 石油加工石油加工是石油化工行业的重要领域,主要包括炼油、裂化、重整、脱硫、脱氮等工艺。

在这些工艺中,石油化工设备的应用非常广泛。

例如,在炼油过程中,需要使用蒸馏塔、加热炉、换热器等设备进行原油分离、加热、冷却等操作。

在裂化和重整工艺中,需要使用反应器、分离器、加热炉等设备进行反应、分离、加热等操作。

在脱硫、脱氮工艺中,需要使用吸收塔、脱硫反应器、脱硝反应器等设备去除废气中的硫氧化物和氮氧化物。

2. 石化产品生产石化产品是指从石油、天然气等石化原料中加工出来的化学产品,主要包括乙烯、丙烯、苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等。

在石化产品生产中,石油化工设备的应用也非常广泛。

例如,在乙烯生产中,需要使用蒸馏塔、分离器、反应器等设备进行乙烯和其他杂质的分离、反应等操作。

在聚乙烯生产中,需要使用反应器、分离器、储罐等设备进行聚合、分离、储存等操作。

3. 塑料制造塑料是石化产品的一种,是一种高分子化合物,通常是由单体聚合而成。

在塑料制造中,石油化工设备的应用也非常广泛。

例如,在聚氯乙烯制造中,需要使用反应器、分离器、加热炉等设备进行氯乙烯的聚合、分离、加热等操作。

在聚丙烯制造中,需要使用反应器、分离器、储罐等设备进行聚合、分离、储存等操作。

4. 合成纤维生产合成纤维是一种人造纤维,主要由聚酯、聚酰胺、聚丙烯等高分子材料制成。

在合成纤维生产中,石油化工设备的应用也非常广泛。

例如,在聚酯纤维生产中,需要使用反应器、分离器、加热炉等设备进行聚酯聚合、分离、加热等操作。

换热器在石油化工行业中的应用及维护

换热器在石油化工行业中的应用及维护

换热器在石油化工行业中的应用及维护摘要:石油化工生产往往涉及诸多工艺的应用,在生产过程中需要进行不同形式的换热,这一流程则需要借助换热器的作用完成。

因此,换热器在石油化工生产过程中有着至关重要的作用,并且换热器的稳定运行在较大程度上影响着石油化工企业的生产效益。

基于此,文章主要对换热器在石油化工行业中的应用及其相关进行了分析、探讨,希望能够为相关企业提供有益参考。

关键词:换热器;石油化工生产;应用;维护前言在石油化工生产过程中,换热器的运行质量会对其生产效益产生直接影响。

换热器担负则设备升温、降温、预冷、预热等重要作用,确保流体、介质的稳定达到化工生产需求。

在实际应用过程中,换热器主要可以分为间壁式、混合式、蓄热式三种类型。

不同的生产企业需要结合实际生产选择合适的换热器。

一、化工生产过程中常用换热器分析(一)管壳式换热器管壳式换热器是一种主要依靠螺旋管进行热量传递的换热器,具备体积小、坚固耐用等优势,但是由于空间布局过于紧凑而存在换热效率不高的缺点,限制了其使用范围。

对此,需要结合实际应用,从缩小散热管直径、壁厚,以及优化散热管布局结构等方式,降低不利影响,拓展内部空间,降低能源损耗,提高换热效率。

(二)板式换热器板式换热器是典型的间壁换热器,主要包括焊接式与可拆式,具备较为明显的代表性,应用范围也较为广泛。

这种换热器主要是利用波纹状薄板进行热量交换。

其中,焊接式换热器的使用成本较低,重量下,且传热性能较为理想,但是容易出现结垢现象。

可拆式换热器使用橡胶垫密封,因此不适用于高温高压的生产环境。

.(三)板翅式换热器这也是在石油化工生产过程中应用较为广泛的换热器,主要是利用隔板、翅片进行两次换热,传热效率较高。

板翅式换热器具有结构紧凑的特点,由许多薄板组成,通过堆叠和焊接形成换热单元。

这种紧凑的结构使得板翅式换热器在占地面积有限的场合下能够实现更大的传热面积。

此外,板翅式换热器由于采用了轻量化的材料和构造,整体质量较小,便于安装、维护和运输。

石油化工行业生产设备清单

石油化工行业生产设备清单

石油化工行业生产设备清单石油化工行业是指以石油和天然气为主要原料,通过一系列的化学反应和物理过程,生产出各种化工产品的行业。

在石油化工生产过程中,各类生产设备起到至关重要的作用。

本文将详细列举石油化工行业生产设备的清单,以便于了解行业内各种设备的功能和用途。

一、原料处理设备1. 原料储存罐:用于储存石油和天然气等原料,保证生产过程中的连续供应。

2. 原料加热炉:将原料加热至适宜的温度,以便后续反应的进行。

3. 分离器:用于将混合物中的不同组分分离开来,如沉淀物、液体和气体等。

4. 过滤器:用于去除原料中的杂质和固体颗粒,确保后续反应的顺利进行。

二、反应设备1. 反应釜:用于进行各种化学反应,如聚合反应、酯化反应等。

2. 蒸馏塔:用于将反应产物进行分馏,得到不同纯度的化工产品。

3. 反应器:用于进行催化反应,提高反应速率和产物纯度。

三、传热设备1. 加热炉:用于提供反应过程中所需的热能,保持适宜的反应温度。

2. 冷却器:用于降低反应产物的温度,使其达到可操作和贮存的温度。

3. 换热器:用于将热能从高温流体传递给低温流体,实现能量的回收和利用。

四、分离设备1. 萃取塔:用于将混合物中的有机物和溶剂进行分离,得到纯度较高的有机物。

2. 结晶器:用于将溶液中的溶质结晶出来,得到纯度较高的晶体产物。

3. 干燥机:用于将湿润的产物去除水分,提高产物的稳定性和质量。

五、贮存和输送设备1. 储罐:用于储存化工产品,保证其安全和稳定。

2. 输送管道:用于将化工产品从生产设备输送至储罐或下一个生产环节。

3. 泵:用于将化工产品从低压区域输送至高压区域,保证流体的连续性和稳定性。

六、控制和监测设备1. 仪表仪器:用于监测和控制生产过程中的温度、压力、流量等参数。

2. 自动化控制系统:用于实现生产过程的自动化控制,提高生产效率和产品质量。

3. 安全监测设备:用于监测生产过程中的安全状态,及时发现和处理安全隐患。

以上是石油化工行业生产设备的清单,这些设备在石油化工生产过程中起到了至关重要的作用。

浅析石油化工中强化传热技术的应用及发展

浅析石油化工中强化传热技术的应用及发展
Ab s t r a c t :T h e a p p l i c a t i o n o f e n h a n c e d h e a t t r a n s f e r t e c h n o l o g y i n Ch i n a s p e t r o c h e mi c a l i n d u s t r y i s o f g r e a t i n v e s t i g a t i v e a n d p r a c t i c a l s i g n i i f c a n c e . T h i s p a p e r d e s c r i b e d t h e a p p l i c a t i o n o f e n h a n c e d h e a t t r a n s f e r t e c h n o l o g y i n p e t r o c h e mi c a l i n d u s t y r a n d i t s d e v e l o p me n t f o r e g r o u n d . Ke y wo r d s :p e t r o c h e mi c a l i n d u s t y;e r n h a n c e d h e a t t r a n s f e r t e c h n o l o g y ;a p p l i c a t i o n ;d e v e l o p me n t
An a l y s i s o f Pe t r o c h e mi c a l I n du s t r y De v e l o p me nt a nd App l i c a t i o n o f En ha n c e d
He a t Tr a ns f e r Te c h no l o g y

浅谈几种换热器在石油化工行业的应用

浅谈几种换热器在石油化工行业的应用

浅谈几种换热器在石油化工行业的应用作者:仪秀华张杨来源:《中国科技博览》2014年第05期[摘要]近年来,随着我们石油化工行业的快速发展,换热器已经成为石油化工行业中一种常见的换热设施,在石油化工行业中得到广泛的应用。

本文主要介绍了板式换热器、热管换热器和高通量换热器的特点和应用领域,并且详细阐述了高通量换热器的应用和发展。

[关键字] 换热器石油化工高通量热管中图分类号:TU433前言石油、化工行业是换热器最主要的应用领域,约占换热器30%的市场份额。

石油、化工生产中几乎所有的工艺过程都有加热、冷却或冷凝过程,都需要用到换热器。

换热器的性能对石化产品质量、热量利用率以及系统的经济性和可靠性起着重要作用。

目前,换热器正朝着大型化、高效率、高合金化、低温差、低压力损失方向发展。

一、板式换热器在石化工业中的应用在石油化工上,随着生产工艺的不断改进,板式换热器在天然气的液化、分离装里,及合成氛工业中逐步地获得应用,在化工领域板式换热器在重油催化裂化装置中得到了应用。

板式换热器在石油工业的应用主要是在各种油品的加热及冷却、塔顶气体的冷凝和冷却、工厂冷却水系统、工厂酸性水的处理、海洋钻井平台用于海水冷却循环淡水或乙二醇粗尚油冷却、脱盐装置、淡水蒸馏、三甘醇脱水时进行热回收及冷却气等方面。

在石油化工装置中,使用板式换热器的优点是由于温差小,不仅可以充分利用冷量,减少因存在温差造成的不可逆损失,而且改变了制冷的级别,从而使制冷所需的功率降低。

板式换热器是一种传统的换热设备,具有制造方便、选材面广、适应性强、处理量大、清洗方便、运行可靠及能承受高温、高压等优点。

板式换热器的优点:1)传热系数高;2)对数平均温差大;3)NTU大;4)耐温承压能力强;5)占地面积小;6)重量轻;7)污垢系数低;8)清洗方便。

二、热管换热器在石化工业中的应用石油化工企业中的许多加热炉和裂解炉,例如制造乙烯用的石脑油裂解炉,排烟温度一般在200~400℃之问,并且燃烧后的废气往往不利于排空,采用热管式空气预热器利用这部分废气预热助燃空气,可以达到很好的节能效果。

强化传热技术在石化工程中的应用

强化传热技术在石化工程中的应用

强化传热技术在石化工程中的应用1. 引言石化工程是指利用化学方法和工程技术,将天然气、石油等可燃或可转化为可燃物质的矿石、矿物和杂质等资源,进行一系列的生产和加工过程,最终生产出各种石油化工产品的工程领域。

在石化工程中,传热技术起着非常重要的作用,它直接影响到生产过程中能量利用的有效性和产品质量的高低。

本文将重点探讨在石化工程中应用的强化传热技术。

2. 传热原理传热是指热量从一个物体传向另一个物体的过程。

在石化工程中,传热主要通过传导、对流和辐射这三种方式进行。

2.1 传导传导是指热量在物质内部的传递,其传热速率与物体的导热性能有关。

石化工程中,常见的传导热交换设备有换热器和蒸馏塔等。

2.2 对流对流是指热量通过流体的传递。

石化工程中,常用的对流传热设备有冷却塔和水冷式换热器等。

2.3 辐射辐射是指热量通过电磁波辐射的方式传递。

石化工程中,常用的辐射传热设备有辐射加热炉和辐射换热器等。

3. 强化传热技术种类强化传热技术是指通过某种方式增强传热效果的技术手段。

在石化工程中,常用的强化传热技术有以下几种:3.1 增加传热面积增加传热面积可以增加传热介质与工艺物料之间的接触面积,从而提高传热效果。

常见的增加传热面积的设备有多管分离器和环管多效式蒸发器等。

3.2 提高传热介质的速度提高传热介质的速度可以增加传热系数,从而提高传热效果。

常见的提高传热介质速度的设备有气体分离塔和流化床等。

3.3 增加传热介质的湍流增加传热介质的湍流可以提高传热系数,从而提高传热效果。

常见的增加传热介质湍流的设备有湍流强化换热器和旋流器等。

3.4 使用传热增强剂传热增强剂可以通过改变传热介质的物理性质和结构特点,从而提高传热效果。

常见的传热增强剂包括纳米材料和微胶囊等。

4. 强化传热技术在石化工程中的应用案例强化传热技术在石化工程中得到了广泛的应用,并取得了显著的效果。

以下是几个应用案例:4.1 环管多效式蒸发器环管多效式蒸发器是一种利用多效原理进行蒸发的设备,其通过增加蒸发器的效果,提高了传热效果和能源利用率。

了解传热在化工生产中的应用

了解传热在化工生产中的应用

课题任务 1.了解传热在化课型新授课备课时间授课班级时间班月日班月日班月日班月日教学目标知识目标1.了解在化工生产中的应用2.传热的三种基本方式及特点;工业三种换热方式能力目标利用工程观点解决实际问题的能力德育目标环境和能源问题是当今热门话题通过本课时学习节省能源教材分析教学重点三种基本传热方式及特点教学难点工业上三种换热方式学情分析生活、生产、化学实验中“传热”经验迁到本课时学习中来,会简单得多。

教学设计简述教学媒体多媒体教学时数课时教、学方法分析“五步”教学法,学生自主学习、合作探究、交流观点、学生总结归纳,充分体现学生的自主性。

太谷县职业中学校教案纸(一)太谷县职业中学校教案纸(二)教学教学过程教法、学法环节课题任务一.了解传热在化工生产中的应用导 1.取暖时传热,如何完成的?标 2.传热的基本方式3.常用加热剂、冷却剂及物量学 4.对传热的要求?5.热能的利用应考虑的问题6.“传热”“传热推动力”“热传导”“热对流”“热辐射”的定义7.热量传递的基本方式?及传热机理8.工业生产上的换热方式?各自特点、适用场合?9.定常传热、非定常传热、传热速率?议 10.传热的基本方式工业上换热方式的区别?练 11. 是生产中主要条件12.热能的利用应考虑、、三个问题13.传热推动力为。

14.传热的基本方式15.工业上换热方式结学生总结本课时重点,知识点。

思本课时为了解性知识、易理解、掌握度好。

自主学习合作学习组内解释交流讨论巩固检测自主学习合作学习总结得失信息反馈教学反思针对学生学习中混淆的问题,从本质上突破、练习、检测、区别、巩固,达到强化理解。

石油化工中强化传热技术的应用及发展

石油化工中强化传热技术的应用及发展

浅析石油化工中强化传热技术的应用及发展摘要:本文旨在探讨石油化工中强化传热技术的应用及发展情况,重点介绍了强化传热技术的发展历程、典型的强化换热器的特性及其在石油化工行业的应用情况。

在这方面,本文尝试分析影响强化传热技术发展的因素,并分析石油化工系统中影响该技术应用效果的因素及其可能带来的影响。

此外,本文还建议未来有利于石油化工行业应用强化传热技术的发展方向。

关键词:石油化工,强化传热,强化换热器,应用正文:1、绪论石油化工行业是实现社会技术发展的重要基础,并产生了重要的经济效益。

强化传热技术的应用可以有效提高石油化工系统的运行效率,降低其能源消耗,减少对环境的污染。

因此,本文将深入探讨石油化工行业中强化传热技术的应用及发展情况,以期为传热工程技术提供参考。

2、强化传热技术的发展历史强化传热技术在20世纪50年代末在石油化工行业开始使用,随着相关技术的不断完善,其应用越来越广泛。

特别是在近几十年,传热学技术的不断发展,使得石油化工系统的运行效率大大提高。

3、典型的强化换热器的特性及其在石油化工行业的应用情况强化换热器的特点主要有:结构紧凑、耐压强度高、易于操作和维护等。

这些特点使得它在石油化工行业应用更加广泛,包括精炼、液化气制取、脱硫和合成气体等多种场合。

4、强化传热技术的发展因素影响强化传热技术发展的主要因素有石油化工行业的发展水平、环境保护因素、能源消耗等。

其中,环境保护政策的实施,更直接影响了石油化工行业的发展,如提高石油化工系统的传热效率,降低污染物释放等。

5、石油化工系统中影响强化传热技术应用效果的因素及其可能带来的影响石油化工系统中影响强化传热技术应用效果的因素主要有:温差、工质流量、设备结构、换热面积、换热材料等。

温差、流量等因素会影响强化换热器的换热效率,而设备结构和换热材料的选择也会影响使用寿命。

同时,过高的温差或不当的设计可能会造成换热管束的损坏,影响系统的运行稳定性。

6、未来有利于石油化工行业应用强化传热技术的发展方向未来有利于石油化工行业应用强化传热技术的发展方向应该从两方面进行:一是技术上的应用和改进,以提高传热效率、降低能耗;二是设备结构的合理设计,即选择合适的换热材料、减少传热面的损失、增大换热面、改善液体流同时未来,强化传热技术的研发也应该逐步具有更高的技术水平。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

第3章传热设备在石油化工行业中的应用下面,以换热器在石油化工行业中的应用为例,简要介绍其工作原理及传热过程。

3.1 换热器换热的工艺流程图3-1 换热器换热工艺流程3.2 余热回收余热是指受历史、技术、理念等因素的局限性,在已投运的工业企业耗能装置中,原始设计未被合理利用的显热和潜热。

它包括高温废气余热、冷却介质余热、废汽废水余热、高温产品和炉渣余热、化学反应余热、可燃废气废液和废料余热等。

根据调查,各行业的余热约占其燃料消耗总量的17%~67%,可回收利用的余热资源约为余热总资源的60%。

3.3 换热器3.3.1简介在煤化工、炼油等化工行业中,绝大多数化工工艺过程中均需要加热、冷却和冷凝过程,这些过程总称为换热过程。

换热过程的进行需要一定的设备来完成,这些使产热过程得以实现的设备就称之为换热设备。

因为绝大部分的化学反应或传质传热过程都与热量的变化密切相关,如反应过程中有的放热、有的吸热,要维持反应的连续进行,就必须排除多余的热量或者补充所需的热量,另外,一些化工过程产生多余的热量可以用于需要热量补充的其他化工过程,既可回收热量又可降低能耗。

以上与热量交换有个的过程都需要换热设备。

换热设备在化工、动力、原子能、冶金等多个行业都有着广泛的应用。

3.3.2分类换热器按照用途分类分为加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器;按照冷热流体的热量交换方式分为:直接接触式、蓄热式和间壁式,直接接触式换热器是在工艺上允许的条件下直接将冷热流体混合实现热量交换,方便有效且结构简单,常用于气体的冷却或者水蒸气的冷凝。

蓄热式换热器主要由热容量较大的蓄热室构成,室内填充耐火砖等填料,冷热流体交替通过蓄热室通过填料实现热交换,这种换热器结构简单、可耐高温,适于气体热余量或者冷量回收,但其设备尺寸较大,且冷热流体会在某种程度上混合。

间壁式换热器是目前化工行业内使用较为普遍的换热器,该换热器冷热流体用某种导热性能较好的材料分开,以保证冷热流体在不混合的条件下实现热交换。

3.3.3原理及特点■板式换热器的构造原理、特点:板式换热器由高效传热波纹板片及框架组成。

板片由螺栓夹紧在固定压紧板及活动压紧板之间,在换热器内部就构成了许多流道,板与板之间用橡胶密封。

压紧板上有本设备与外部连接的接管。

板片用优质耐腐蚀金属薄板压制而成,四角冲有供介质进出的角孔,上下有挂孔。

人字形波纹能增加对流体的扰动,使流体在低速下能达到湍流状态,获得高的传热效果。

并采用特殊结构,保证两种流体介质不会串漏。

■列管式换热器的构造原理、特点:列管式换热器(又名列管式冷凝器),按材质分为碳钢列管式换热器,不锈钢列管式换热器和碳钢与不锈钢混合列管式换热器三种,按形式分为固定管板式、浮头式、U型管式换热器,按结构分为单管程、双管程和多管程,传热面积1~500m2,可根据用户需要定制。

■管壳式换热器的构造原理、特点:管壳式换热器是进行热交换操作的通用工艺设备。

广泛应用于化工、石油、石油化工、电力、轻工、冶金、原子能、造船、航空、供热等工业部门中。

特别是在石油炼制和化学加工装置中,占有极其重要的地位。

换热器的型式。

■浮头式换热器的构造原理、特点:浮头式换热器其一端管板与壳体固定,而另一端的管板可以在壳体内自由浮动。

壳体和管束对热膨胀是自由的,故当两种介质的温差较大时,管束与壳体之间不会产生温差应力。

浮头端设计成可拆结构,使管束可以容易地插入或抽出,这样为检修和清洗提供了方便。

这种形式的换热器特别适用于壳体与换热管温差应力较大,而且要求壳程与管程都要进行清洗的工况。

■管式换热器的构造原理、特点:DLG型列管式换热器利用热传导和热辐射的原理,烟道气通过管程与逆流通过壳程的空气进行能量交换,从而达到输出洁净热空气的目的。

该换热器结构紧凑,运行可靠,列管采用耐高温的薄壁波纹管,增加发传热面积和换热效率。

广泛应用于化工、制药、轻工等行业废气余热利用和空气加热。

3.4 影响间壁式换热器性能的因素及强化措施3.4.1影响间壁式换热器传热性能的因素间壁式换热器主要以热传导、对流形式传热。

但管壁导热热阻较小,对传热影响不大,.影响其传热过程的因素主要来自对流传热过程,其中影响较大的有以下几方面。

1)流体的种类和相变:不同的液体、气体或蒸汽的对流传热系数都不相同,牛顿型流体和非牛顿型流体也有区别。

流体有相变的传热过程,其传热机理不同于无相变过程,所以传热系数不同。

2)流体的特性:对对流传热系数影响较大的流体物性有导热系数、乳度、比热容、密度以及体积膨胀系数。

对同一种流体,流体的物性不同,对流传热系数亦不同。

3)流体的流动状态:由层流和湍流的传热机理可知,流体处于层流状态,对流传热系数较小,流体处于剧烈的湍流状态时,对流传热系数大。

4)流体流动的原因:按引起流动的原因分,对流传热分为自然对流和强制对流。

强制对流的传热系数较自然对流的传热系数大几倍甚至几十倍。

5)传热面的形状、位置和大小:传热面的形状(如管、板、环隙、翅片等)、传热面方位和布置(水平或垂直放置,管束的排列方式等)及管道尺寸(如管径和管长等)都直接影响对流传热系数。

6)流体的温度:流体的温度对对流传热的影响表现在流体温度和壁面温度之差、流体物性随温度变化的程度以及附加自然对流等方面。

此外,由于流体内部温度分布不均匀,必然导致密度的差异,从而产生附加的自然对流,这种影响又与热流方向及管子排列情况等有关。

此外,换热器在实际操作中,传热表面上常有污垢积存,对传热产生附加热阻,所以生产用的换热器要防止和减少污垢层的形成,降低其对传热效果的影响。

3.4.2间壁式换热器传热过称的强化路径换热器传热过程的强化就是力求使换热器在单位时间内,单位传热面积传递的热量尽可能增多。

其意义在于:在设备投资及输送功耗一定的条件下,获得较大的传热量,从而增大设备容量,提高劳动生产率;在设备容量不变的情况下使其结构更加紧凑,减少占地空间,节约材料,降低成本:在某种特定技术过程中使某些特殊工艺要求得以实施等。

换热设备传热计算的基本关系式揭示了换热设备的传热速率Q与总传热系数K、平均温度差以及传热面积A之间的关系。

因此,要使换热设备的传热过程得到强化,可以通过提高传热系数,增大换热面积和增大平均传热温差来实现。

3.4.2.1增大传热面积A.增大传热面积,是指从设备的结构入手,通过改进传热面的结构来提高单位体积的传热面积,而非靠增大换热器的尺寸.使用多种高效能传热面,不仅使传热面得到充分的扩展,而且还是流体的流动和换热设备的性能得到相应的改善。

主要型式介绍如下:1)翅化面(肋化面):用翅(肋)片来扩大传热面面积和促进流体的湍动,从而提高传热效率,是最早提出的方法之一翅化面的种类和型式很多,用材广泛,制造工艺多样,翅片管式换热器、板翅式换热器等均采用此法强化传热。

2)异形表面:用轧制、冲压、打扁或爆炸成型等方法将传热面制造成各种凹凸形、波纹形、扁平状等,使流道截面的形状和大小均发生变化。

这不仅使传热表面有所增加,还使流体在流道中的流动状态不断改变,增加扰动,减少边界层厚度,从而强化传热。

3)多孔物质结构:将细小的金属颗粒烧结或涂敷于传热表面或填充于传热表面间,以实现扩大传热面积的目的。

4)采用小直径管:在管壳式换热器设计中,减小管子直径,可增加单位体积的传热面积。

据测算,在壳径为100011.以下的管壳式换热器中,把换热管直径由。

改为.,传热面积可增加3溅以上。

另一方面,减小管径后,使管内湍流换热的层面内层减薄,有利于传热的强化。

2.2增大平均温度差。

增大平均温度差,可以提高换热设备的传热效率。

平均温度差的大小主要取决于两流体的温度条件和两流体在换热器中的流动形式。

可以从以下两方面增大平均温度差:一是在冷流体和热流体进出口温度一定时,利用不同的换热面布置来改变平均温度差.如尽可能使冷、热流体相互逆流流动,或采用换热网络技术,合理布置多股流体流动与换热;二是扩大冷、热流体进出口温度的差别以增大平均传热温差。

但此法受生产工艺限制,不能随意变动,只能在有限范围内采用。

3.4.2.2提高总传热系数K。

提高换热设备的传热系数以增加换热量,是传热强化的重要途径,也是当前研究传热强化的重点.当换热设备的平均传热温差和换热面积给定时,提高传热系数将是增大换热设备传热量的唯一方法。

提高传热系数的方法大致可分为主动强化(有源强化)和被动强化(无源强化).主动强化:只需要采用外加的动力(如机械力、电磁力等)来增强传热的技术。

主要强化包括:对换热介质做机械搅拌、使换热表面震动或流体振动、将电磁场作用于流体以促使换热表面附近流体的混合、将异种或同种流体喷入换热介质或将流体从换热表面抽吸走等技术。

被动强化:指除了输送传热介质的功率消耗外不再需要附加动力来增强传热的技术。

被动强化主要包括:涂层表面、粗糙表面、扩展表面、扰流元件、涡流发生器、射流冲击、螺旋管以及添加物等手段。

由于主动强化传热技术要求外加能量等因素的限制,工程中采用更多的是被动强化传热技术。

3.4.2.3小结总之,间壁式换热器设计过程中要考虑尽可能多的影响因素,其中污垢的影响不容忽视,同时结合强化传热过程的方法,向尺寸小、重量轻、换热能力大的换热器方向发展。

另外,实际生产过程中,也要考虑换热器使用的经济性和合理性。

强化传热要全面要全面考虑,不能顾此失彼,因此,在采取具体的强化措施时,应对设备结构、制造费用、动力消耗、检修操作等方面权衡考虑,以求得经济合理的方案。

3.4.3换热器的技术经济性分析以列管换热器为例讨论高温大容量热风炉用换热器的换热特性,找到采用两级换热的热风炉合理分配换热量的有效方法。

在热风炉中的列管换热器常采用烟气为管程,被加热空气为壳程,即空气在烟气管外绕流进行换热的方式。

目前常用的列管换热器大多采用多排钢制光滑管作为换热管,壳程的对流换热系数按空气绕流多排圆管束的对流换热系数计算。

列管换热器的结构参数如图所示,采用48×3.5的无缝光滑钢管400根,在空气流方向上为棋盘式布置,且在平面上排成矩形。

采用20×20的排列方式,列管换热器总体上是叉流逆流式。

在入换热器的空气量VK=26000m3/h,烟气量Vy=10000m3/h和烟气温度分别为1100,1000℃条件下,将空气从0℃加热到200℃,使用LMTD法对列管换热器进行传热计算,换热器管壁温度都超过600℃。

考虑到换热器的寿命,取换热器入口烟气温度900℃,由于其入口烟气温度受限制,列管换热器仅适用于作为单级换热的低温热风炉或者采用两级换热的高温热风炉的二级换热部分。

实践中空气入口温度较低,取初始温度t1=0,100℃的空气进入列管换热器,当空气温度升高到t2时,计算温差Δt=t2-t1与空气平均每升高1℃所需的换热面积(平均换热面积)F/(t2-t1),其关系曲线如图所示。

相关文档
最新文档