石油化工换热器基础知识
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篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
一、化工生产的特点
（6）生产技术含量高、管理难度大
现代化工生产既包含了先进的生产工艺，又需要 先进的生产设备，还离不开先进的控制与检测手段。 因此，生产技术含量要求高。并呈现出学科综合，专 业复合，化、机、电一体化的发展势态，要求有专业 基础复合型的工艺、设备技术人员和生产管理人员。
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二、化工设备与机器的概念
化工生产中所用的机器和设备的总称。化工生产
中为了将原料加工成一定规格的成品，往往需要经过 原料预处理、化学反应以及反应产物的分离和精制等 一系列化工过程，过程要通过各种单元操作来现实， 实现这些过程所用的机械，常常都被划归为化工设备。
常见的安全泄压装置有安全阀、爆破片和防爆帽。
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四、储运压力容器
4.4 压力容器的安全附件
功能：当容器在正常工作压力下运行时，保持严密不 漏，若容器内压力一旦超过规定，则能自动地、迅速 地排泄出器内的介质，使设备的压力始终保持在许用 压力范围以内。一般情况下，安全泄压装置除了具有 自动泄压这一主要功能外，还有自动报警的作用。因 为当它启动排放气体时，由于介质以高速喷出，常常 发出较大的响声，这就相当于发出了设备压力过高的 报警音响讯号。
筒体、封头、密封装置、开孔接管、支座及安全
附件这六大部件即构成了一台压力容器的外壳。对于 储存用的容器，这一外壳即为容器本身；对于用于化 学反应、传热、分离等工艺过程的容器，则须在外壳 内装入工艺所要求的内件，才能构成一个完整的产品。
石油化工行业中换热器的种类及用途原理
石油化工行业中换热器的种类及用途原理作者：董旭宇阎依强李想高鹏翔来源：《硅谷》2013年第16期摘要在石油化工行业中，换热器的应用非常广泛，是一种非常常见的换热设施，它占石油化工行业所有工艺设施投资的1/3以上。
基于此，有必要深入地研究石油化工行业中换热器的种类及用途原理，从而切实在一定程度上提升换热器的传热效率、降低换热设施的投资，最终实现石油化工行业经济效益和社会效益的最大化。
关键词石油化工行业；换热器；种类；用途原理中图分类号：TQ051 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2013）16-0130-01在现阶段，在石油化工行业中，换热器的应用是非常广泛的。
接下来，本文将通过探索石油化工行业中换热器的种类及用途原理，旨在避免换热器过早损坏，提高石油化工行业的能源利用效率，防止不必要的停产停工问题的出现，并且避免由于换热器出现问题而导致的产品损失等问题的出现。
1 石油化工行业中的热管换热器通常情况下，热管换热器在石油化工行业中的回收废热的恶劣工况中的使用是非常广泛的，主要包括高含硫的燃料生产等恶劣工况。
在石油化工行业的生产工艺中，非常关键的设施就是高温加热和裂解设施，具体来说，在小分子烯烃生产中所选取的高温石油脑裂解炉，其排烟的温度能够达到200℃～400℃，而且，恶劣的工况也不利于工业生产所形成的尾气的排空。
空气预热热管式换热器能够借助于废气的余温来对于空气进行加热，从而起到助燃的作用，一方面能够起到节能降耗的作用，另一方面，也有利于回收尾气避免空气污染问题的恶化。
在当今时代，多种管式换热器组合的方式在国内外得到了普遍推广，从而能够取得节节能排流的良好效果。
2 石油化工行业中的螺旋折流板换热器螺旋折流板换热器是一种现代化的高效换热设施，在世界上众多的国家和地区都获得了广泛的应用。
自从20世纪50年代开始，我国的石油化工行业开始推广应用螺旋折流板换热器，与此同时，在20世纪60年代中期，实现了卷床卷制批量生产。
换热器基础知识.doc
基础知识一、板式换热器：一）、优点：传热效率高，对数温差大。
重量轻，占地面积小，清洗方便，容易改变换热面积或流程组合，适用于多种介质换热。
二）、缺点：工作压力v2Mpa,工作温度V200°C不适用于易堵塞介质。
承温：・160°C~225°C承压：35bar技术参数：板材：AISI316/SUS304等钎焊剂：纯度99.9%铜或银接口连接方式：螺纹、焊接、法兰等。
垫片材料EPDM、NBR胶片。
二、空气换热器：钢制绕片翅片管散热器三、容积式换热器注：碳钢在70%以上的浓硫酸中腐蚀轻微，60%以下稀硫酸中腐蚀严重。
铅对65%以下稀硫酸中耐腐蚀性强，在浓硫酸中腐蚀严重。
硝酸，强烈腐蚀铜，不腐蚀不锈钢，盐酸，腐蚀铜，也腐蚀不锈钢，氯离子，使不锈钢产生晶间腐蚀，变脆。
换热器选型主要因素:1、热负荷及流量大小2、流体的性质3、温度、压力及允许压降的范围4、对清洗、维修的要求5、设备结构、维修的要求6、价格、使用安全性和寿命7、其他：结构强度，材料来源，加工条件，密封性, 安全性等8、板版材质有不锈钢、钛及钛合金、银及鎳铜合金、310S等材B30合金、哈氏合金、蒙乃尔合金、换热器技术问答1.换热设备如何分类？答：按《石油化工总公司设备分类目录》可分为：（1）管壳式换热器(2)套管式换热器(3)水浸式换热器(4)喷淋式换热器(5)凹转（蛇管）式换热器(6)板式换热器(7)板翅式换热器(8)管翅式换热器(9)废热锅炉(10)其他2.换热器是如何传热的？答：在故普遍的间壁式换热器中，主要是传导和对流两种传热方式。
热流体先用对流给热的方式将热最传给管壁的一侧，再以传导的方式将热最从管壁一侧传过另一•侧，最后管壁另一侧乂以对流给热方式将热量传给了冷流体，从而完成了换热器的传热过程。
3.介质流速对换热效果有何影响？答：介质在换热器内的流速越人，其传热系数也越人。
因此提高介质在换热器内的流速可以大大提高换热效果，但增加流速带来的负面影响是增大了通过换热器的压力降，增加了泵的能量消耗，所以要有一定的适宜范围。
换热器基础知识
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隔板：增加管程数，提高管内流体流 速。流速增加，传热效率提高；但流 动的阻力也同时增加。
折流板：提高壳程流体的流速和湍 动 程度。
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带膨胀节的固定管板式换热器结构图
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(2)浮头式换热器：
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浮头式换热器结构图
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套管式换热器
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套管式换热器的特点：
优点：结构简单，拆装方便，灵活性 大
管径可大可小，程数可增可减。 缺点：接头多, 易漏，金属用量大。
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2.列管式换热器
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(1)固定管板式换热器：
两端管板固定。
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固定管板式换热器结构图
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固定管板式换热器的特点：
优点：结构相对简单，应用广泛。
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翅片管结构示意图：
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翅片的作用：增加传热面积及管外流 体的湍动程度。
风机：提高空气流速。
空气冷却器的特点： 优点：省水。 缺点：设备庞大，消耗动力。
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(6)板式换热器：
由传热板片、 密封垫片和压 紧装置组成。
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板式换热器板片
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板式换热器工作原理示意图
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板式换热器的特点：
优点：传热效率高。 缺点：承受压力低。
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(7)螺旋板式换热器：
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螺旋板换热器工作原理示意图
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(8)热管换热器
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换热器基础知识
四、管壳式换热器的总体结构
1、管壳式换热器的总体结构以及特点 1）浮头式换热器 • 浮头式换热器的一端管板是固定的。与壳体刚性 连接，另一端管板是活动的，与壳体之间并不相 连。活动管板一侧总称为浮头，浮头式换热器的 管束可从壳体中抽出，故管外壁清洗方便，管束 可在壳体中自由伸缩，所以无温差应力；但结构 复杂、造价高，且浮头处若密封不严会造成两种 流体混合。浮头式换热器适用于冷热流体温差较 大（一般冷流进口与热流进口温差可达110℃）， 介质易结垢需要清洗的场合。在炼油厂中使用的 各类管壳式换热器中浮头式最多。
3、换热器型号的表示方法
级换热器 管 /壳 程 数 ， 单 壳 程 时 写 －公称长度（ 径（ ） 公称换热面积（ 管 /壳 程 设 计 压 力 （ ） ),压 力 相 等 时 只 写 ）， －换热管外
公称直径（ ），对于釜式重沸器用分数表示，分子为管 箱内直径，分母为圆筒内直径。 第一个字母代表前端管箱型式 第二个字母代表壳体型式 第三个字母代表后端结构型式
•
总体结构如图3
4）釜式换热器 • 这种换热器的壳体直径一般为管束直径的1.5～2.0 倍，管束偏置于壳体的下方，页面淹没管束，使 管束上部形成一定的汽液分离空间。此换热器多 用来做蒸发器、精馏塔的重沸器或简单的废热锅 炉。根据需要，管束可以是固定管板型、浮头型 或U型管型。
2、管壳式换热器的主要组合部件 管壳式换热器的主要组合部件有前端管箱，壳体 和后端结构（包括管束）三部分，详细分类以及 代号（英文字母）如下所示：
（一）换热管及在管板上的排列方式 换热管是管壳式换热器的传热元件，它直接与两 种介质接触，所以换热管的形状和尺寸对传热有 很大的影响。小管径利于承受压力，因而管壁较 薄且在相同的壳径内可以排列较多的管子，使换 热器单位体积的传热面积增大、结构紧凑，单位 传热面积金属耗量少，传热效率也稍高一些，但 制造麻烦，且小直径管子易结垢，不易清洗。所 以一般对清洁流体用小直径管子，粘性较大的或 污染的流体采用大直径管子。我国管壳式换热器 常用换热管为：碳钢、低合金钢管有Φ19×2、 Φ25×2.5、 Φ38×3、 Φ57×3.5；不锈钢管有 Φ25×2、 Φ38×2.5。
石化行业换热器的种类及用途原理阐述
石化行业换热器的种类及用途原理阐述随着近代低碳工业的不断发展，在工业领域相继出现了越来越多的新型高效的换热器。
而在当今社会的石油化工行业中，换热器的应用更是十分广泛。
在此大的环境背景下，深入地研究在石油化工方面换热器的工作原理及种类是十分必要的，避免因为换热器的损坏从而造成严重的经济损失。
1.热换器的概念及其发展现状换热器是在石油化工、电力冶金、能源制备等行业中应用十分广泛的单元设备之一，但在石油化工方面应用最为广泛。
换热器是将温度进行交换，从而达到热量交换的目的。
也就是可以将低温的媒介对高温的介质进行降温或者预冷，将高温的介质对低温的介质进行加热，使流体温度达到工艺流程规定的指标的热量交换设备，又称热交换器。
世界上最早出现的是板式换热器，随机又出现了螺旋板式换热器和板翅式换热器。
由于科技的发展，换热器的需求急剧上升，进入二十一世纪以后，世界上的换热器产业的技术水平得到迅速提升。
我国的换热器发展起步较晚，1963年制造出了中国第一台管壳式换热器，随后又研制了第一台板式换热器，第一台螺旋板式换热器。
二十世纪80年代后，以折流杆换热器、双壳程换热器、板壳式换热器为代表的高效换热器的出现，是源于在国内掀起了自主开发传热技术的热潮，极大地促进了我国热换器的发展进步。
目前换热器从大的分类角度上可以分为混合式、蓄热式和间壁式三类。
2.换热器的种类及用途原理2.1板式换热器板式換热器是使用时间最早，也是最为典型的间壁换热器，可以分为焊接式和可拆式两种类型，在换热器应用领域中占据主要地位。
板式换热器形成的原理是按照固定的间隔把一系列的波纹状薄板通过垫片紧压而形成，应对较高的压力以及较高的温度的一种换热器是高效板式换热器。
具体来说，焊接式板式换热器具备较强的便捷性、不易泄漏、耐高温高压、传热性能良好、价格便宜的优点，不易清洗是最主要的缺点，因此只适用于不结垢介质的换热环境。
可拆式换热器的工作原理是利用橡胶垫对换热片进行密封，同时在不同的换热场合都能够对换热片的数量进行比较灵活的增减。
HTRI培训教程板式换热器(多场合)
HTRI培训教程：板式换热器1.概述板式换热器是一种高效、紧凑的换热设备，广泛应用于石油、化工、食品、制药等行业。
本教程旨在介绍板式换热器的工作原理、结构特点、选型计算、操作维护等方面的知识，帮助学员掌握板式换热器的设计、应用和维护技能。
2.工作原理（1）高效换热：波纹形板片增大了热交换面积，提高了换热效率。
（2）紧凑结构：板式换热器相较于壳管式换热器，具有体积小、重量轻的优势。
（3）灵活组合：板式换热器可根据工艺要求，增减板片数量，调整换热面积。
（4）易于清洗：板式换热器拆卸方便，可进行化学清洗或机械清洗。
3.结构特点（1）板片：波纹形板片是板式换热器的核心部件，常用材料有不锈钢、钛合金、铝等。
（2）夹紧装置：用于固定板片，保证板片在高温、高压下的密封性能。
（3）进出口接管：连接热介质和冷介质的管道，可实现多程布置。
（4）支架：用于支撑整个换热器，保证其稳定运行。
4.选型计算（1）确定工艺条件：明确热介质和冷介质的流量、温度、压力等参数。
（2）选择板片材料：根据介质性质、温度、压力等因素，选择合适的板片材料。
（3）计算换热面积：根据换热任务，计算所需换热面积。
（4）确定板片数量：根据换热面积和单张板片的换热面积，确定板片数量。
（5）校核压力降：确保换热器在设计工况下的压力降满足工艺要求。
5.操作维护（1）开机准备：检查设备各部件是否正常，确保管道畅通。
（2）运行监控：关注换热器进出口温度、压力等参数，及时调整工况。
（3）停机操作：按照工艺要求，缓慢降低热介质和冷介质的流量，直至设备停止运行。
（4）清洗保养：定期对板式换热器进行清洗，保持设备清洁，提高换热效率。
（5）故障排除：针对设备运行过程中出现的问题，及时分析原因，采取相应措施。
6.总结本教程介绍了板式换热器的工作原理、结构特点、选型计算、操作维护等方面的知识。
通过学习本教程，学员应掌握板式换热器的设计、应用和维护技能，为实际工程中的应用奠定基础。
列管式换热器的基本知识
列管式换热器的基本知识列管式换热器列管式换热器又称管壳式换热器，是目前石油化工生产中应用最广泛的一种换热器。
它与其它换热器相比，主要优点是单位体积所具有的传热面积大，传热效果好，结构比较简单，处理能力大，适应性强，操作弹性大，尤其在高温、高压和大型装置中应用更为普遍。
列管换热器的构造原理：列管换热器主要由壳体、管束、管板、折流挡板和封头等组成。
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。
管束的壁面为传热面。
为提高壳程流体流速，往往在壳体内安装一定数目与管束相互垂直的折流挡板。
折流挡板不仅可防止流体短路、增加流体流速，还可迫使流体按规定路径多次错流通过管束，使湍动程度大为增加。
列管换热器主要特点：1．耐腐蚀性：聚丙烯具有优良的耐化学品性，对于无机化合物，不论酸，碱、盐溶液，除强氧化性物料外，几乎直到100℃都对其无破坏作用，对几乎所有溶剂在室温下均不溶解，一般烷、径、醇、酚、醛、酮类等介质上均可使用。
2．耐温性：聚丙烯塑料熔点为164-174℃，因此一般使用温度可达110-125℃。
3．无毒性：不结垢，不污染介质，也可用于食品工业。
4．重量轻：对设备安装维修极为方便。
列管换热器应用范围：本设备适用于在化工、轻工、冶金、制药、食品、化纤等工业中做各种用途的换热设备，尤宜于做冷凝器，代替原有的不锈钢，搪瓷、石墨、玻璃冷凝器。
使用后效果显著。
无锡市凌云换热器有效公司是生产列管式换热器的专业厂家，多年来，在各大专院校、科研单位的鼎立相助和各用户单位的大力支持下，已形成了一定规模的换热器生产体系。
该厂以优质的产品和完善的售后服务使企业树立了良好的形象，并得到广大用户的一致好评和信赖。
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7.3 管板结构
最外层管壁与壳壁之间的最小距离为10mm，主要 是为折流板易于加工，不易损坏。 7.3.3 换热器管板强度计算的理论依据简介 1、影响固定管板应力大小的因素 ① 管板自身的直径、厚度、材料强度和使用温度等； ② 管束对管板的支撑作用； ③ 管孔对管板强度和刚度的影响； ④ 管板周边支撑形式的影响； ⑤ 温度对管板的影响； ⑥ 其他因素。
7.3 管板结构
3．组合排列法 多程换热器中。 7.3.2 管间距： 管间距指两相邻换热管中心的距离。其值的确定需 要考虑以下几个因素： ① 管板强度； ② 清洗管子外表面时所需要的空隙； ③ 换热管在管板上的固定方法。 一般要求管间距≥1.25d0，还应符合规定：
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换热器是用来完成各种不同传热过程的设备。 换热器质量好坏的衡量标准： 1）先进性—传热效率高，流体阻力小，材料省； 2）合理性—可制造加工，成本可接受； 3）可靠性—强度满足工艺条件。 根据不同的目的，换热器可以分为： 1、冷却器（cooler） 1）用空气作介质——空冷器（aircooler） 2）用氨、盐水、氟里昂等冷却到0℃～－20℃—— 保冷器（deepcooler）
第七章 管壳式换热器的机械设计
7.1 概述
7.2 管子的选用及其与管板的联接 7.3 管板结构 7.4 折流板、支撑板、旁路挡板及拦 液板的作用与结构 7.5 温差应力 7.6 管箱与壳程接管 7.7 管壳式换热器的机械设计举例
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7.1 概 述
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7.2 管子的选用及其与管板的连接
结构：主要有4种
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7.2 管子的选用及其与管板的连接
3、胀焊并用 前面我们讲了胀接、焊接后，会发现它们各自有优 、缺点，因而目前广泛应用了胀焊并用的方法，这种 方法能提高连接处的抗疲劳性能，消除应力腐蚀和间 隙腐蚀，提高使用寿命。 胀焊并用连接形式主要有： 1）先焊后胀：强度焊＋贴胀 高温高压换热器中大多用厚壁管，胀接时要使用润 滑油，进入接头后缝隙中会在焊接时生成气体，恶化 焊缝质量，只要胀接过程控制得当，先焊后胀可避免 这一弊病。
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7.2 管子的选用及其与管板的连接
7.2.1 管子的选用 1、直径 小直径管子单位传热面积的金属消耗量小，传热系 数稍高，但容易结垢，不易清洗，用于较清洁的流体 ；大直径管子用于粘性大或污浊的流体。 2、规格 常采用无缝钢管规格（外径×壁厚），长度按规定 选用（1500mm、2000mm、2500mm、3000mm、 4500mm、5000mm、6000mm、7500mm、9000mm、 12000mm）。其长度与公称直径之比，一般为4～25 ，常用的为6～10，立式换热器多为4～6。
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7.1 概 述
2、冷凝器（condenser） 1）分离器 2）全凝器 3、加热器（一般不发生相变）（heater） 1）预热器（preheater）——粘度大的液体，喷雾 状不好，预热使其粘度下降； 2）过热器（superheater）——加热至饱和温度以 上。 4．蒸发器(etaporater)——发生相变 5．再沸器（reboiler） 6．废热锅炉（waste heat boiler）
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7.1 概 述
7.1.1 管壳式换热器的结构及其主要零部件
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7.1 概 述
7.1.2 管壳式换热器的分类 1、固定管板式换热器 优点：结构简单、紧凑、布管多，管内便于清洗， 更换、造价低，应用广泛。管坏时易堵漏。 缺点：不易清洗壳程，一般管壳壁温差大于50℃， 设置膨胀节。
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7.2 管子的选用及其与管板的连接
2）先胀后焊：强度胀＋密封焊 适用于管子与管板材料焊接性能较差的材料，胀接 时不用润滑油，可防止产生焊接裂纹。
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7.3 管板结构
7.3.1换热管排列方式 1 正三角形和转角正三角形排列
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7.4 折流板、支撑板、旁路挡板及拦液板的作用于结构 7.4.1 折流板及支承板 1、作用 ①提高壳程内流体的流速； ②加强湍流强度； ③提高传热效率； ④支撑换热管。 （当工艺上无折流板要求而管子较细长时，应考虑有一 定数量的支承板，以便安装和防止管子变形；支撑板的 尺寸、形状可与折流板相同。） 2、结构 折流板和支撑板的常用形式有弓形、圆盘－圆环形 和带扇形切口三种。
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7.1 概 述
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。
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7.1 概 述
2、浮头式换热器 优点：管束可以抽出，便于清洗； 缺点：换热器结构较复杂，金属耗量较大。 适用场合：适用于介质易结垢的场合。
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7.2 管子的选用及其与管板的连接
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7.2 管子的选用及其与管板的连接
3）要求管 板硬度大 于管子硬 度，否则 将管端退 火后再胀 接。 胀接时管 板上的孔 可以是光 孔，也可 开槽。
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7.4 折流板、支撑板、旁路挡板及拦液板的作用于结构 4、折流板的固定 1）拉杆－定距管结构（适用于换热管外径≥19mm的 管束）折流板和支承板的固定是通过拉杆和定距管来 实现的，如图7－27。
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7.2 管子的选用及其与管板的连接
2、焊接 优点：在高温高压条件下 ，焊接连接能保持连接的紧密 性，管板加工要求可降低，节 省孔的加工工时，工艺较胀接 简单，压力较低时可使用较薄 的管板。 缺点：在焊接接头处产生 的热应力可能造成应力腐蚀开 裂和疲劳破裂，同时管子、管 板间存在间隙，易出现间隙腐 蚀。
三角形排列紧凑，传热效果好，同一板上管子比 正方形多排10%左右，同一体积传热面积更大。适用 于壳程介质污垢少，且不需要进行机械清洗的场合。
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7.3 管板结构
2、正方形和转角正方形排列
正方形和转角正方形排列，管间小桥形成一 条直线通道，便于机械清洗。要经常清洗管子外 表面上的污垢时，多用正方形排列或转角正方形 排列。下一内容 回主目录 返回 上一内容 2018/11/22
7.4 折流板、支撑板、旁路挡板及拦液板的作用于结构
7.4.3 拦液板
作用：立式冷 凝器中起到截 拦液膜作用。 在立式冷凝器 中为减薄管壁 上的液膜而提 高传热膜系数 。
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7.6 管箱与壳程接管
7.6.1管箱 换热器管内流体进出口的空间称为管箱。其深度 有一定的要求，满足流通面积的需要。其结构应便于 装拆。 7.6.2 壳程接管 壳程流体进出口的设计，直接影响换热器的传热效 率和换热管的寿命。 缓冲接管： 旁路挡板：防止流体对换热管造成很大的冲刷 导流筒：内导流筒和外导流筒；用于消除死区，充 分利用换热面积；防止流体对换热管造成很大的冲刷
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7.4 折流板、支撑板、旁路挡板及拦液板的作用于结构 3、尺寸 ①厚度与壳体直径和折流板 间距有关。 ②弓形折流板间距：最小间 距≥max{0.2Di，50mm} 最大间距。 ③间隙：折流板外径与壳体 之间的间隙要适当，因为过 小给安装带来困难，过大又 影响传效率。
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7.3 管板结构
7.3.4 管程的分程及管板与隔板的连接 1、分程原因 当换热器所需的换热面积较大，而管子做得太长 时，就得增大壳体直径，排列较多的管子。此时，为 了增加管程流速，提高传热效果，须将管束分程，使 流体依次流过各程管子。
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7.3 管板结构
2、分程原则 ① 各程换热管数应大致相等； ② 相邻程间平均壁温差一般不应超过28℃； ③ 各程间的密封长度应最短； ④ 分程隔板的形状应简单。 3、分程隔板 分为单层和 双层两种。双层 隔板具有隔热空 间，可防止热流 短路。
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7.3 管板结构
7.3.4 管板与壳体的连接结构 1、不可拆的焊接式（应用于固定管板式换热器管板与 壳体的连接）
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7.3 管板结构
2、可拆式 浮头式、U型管式及填料函式换热器固定端管板与 壳体的连接（图7-23）