本科毕业设计列管式换热器概述化学设备与机械专科.docx

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本科毕业设计列管式换热器概述化学设备与机械专科

太原化学工业公司职工大学

大专毕业设计（论文）

题目列管式换热器概述

雷亚玲

指导教师__________________________

化工设备与机械

董晨惠

学生姓名__________________________

专业__________________________

学生学号__________________________

2015年10月17日

管式换热器概述

摘要

列管式换热器是目前化工及酒精生产上应用最广的一种换热器。

它主要由壳体、管板、换热管、封头、折流挡板等组成。

所需材质，可分别采用普通碳钢、紫铜、或不锈钢制作。

列管式换热器的特点是换热面积大,结构坚固,操作弹性大，材料广泛，便于清洁，适合大型装置。

其换热器在化工行业带来的效益非常的明显。

但是，换热器渗漏也是最为常见的设备管理问题，渗漏主要是腐蚀造成的，少部分是由于换热器选型和换热器本身的制造工艺缺陷，列管式换热器的腐蚀形式基本有两种：

电化学腐蚀和化学腐蚀。

列管式换热器在制作时，管板与列管的焊接一般采用手工电弧焊，焊缝形状存在不同程度的缺陷，如凹陷、气孔、夹渣等，焊缝应力的分布也不均匀。

其问题解决的方法可以通过引入福世蓝高分子复合材料的耐腐蚀性和抗冲刷性，通过提前对新换热器的保护，这样不仅有效治理了新换热器存在的焊缝和砂眼问题，更避免了使用后化学物质腐蚀换热器金属表面和焊接点，在以后的定期维修时，也可以涂抹福世蓝高分子复合材料来保护裸露的金属，从而有效的保护了换热器使用的寿命。

关键词：

化机；列管式换热器；应用；渗漏

目录

第一章列管式换热器的介绍…………………………………………1

一、列管式换热器的参数和系列标准……………………………………………1

二、列管式换热器的特点与结构…………………………………………1

第二章列管式管热器换热的原理和清洗…………………………………2

一、列管式换热器的原理……………………………………………2

二、列管式换热器的清洗………………………………………………2

第三章列管式换热器的应用范围…………………………………………3

一、民用使用换热器………………………………………………3

二、工业使用换热器………………………………………………3

第四章列管式换热器在使用中渗漏的原因和解决方法……………5

参考文献………………………………………………………………………7

第一章列管式换热器的介绍

概述

列管式换热器是一种通用的标准换热设备。

它主要由壳体、管板、换热管封头、折流挡板等组成。

由于金属材料的热导率大，所需材质可分别采用普通碳钢、紫铜、或不锈钢制作。

它是通过管子壁面进行传热的，列管式换热器根据结构特点可分：

固定管板式换热器、浮头式换热器、U形管式换热器、填料函式换热器这四种。

一、列管式换热器的参数和系列标准

列管式换热器由壳体、管束、管板、折流挡板和封头组成。

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。

管束的壁面即为传热面。

（1）列管式换热器的参数有：

1、换热面积SN2、公称直径DN3、公称压力PN

4、换热管规定5、换热管长度L6、管子数量n7、管程数Np

（2）列管式换热器型号表示方法：

BEM273-1.0-7.7-3.0/25-1

││││││└──流程数为1

│││││└───换热管尺寸Φ25mm

││││└───换热管管长3000mm

│││└──────换热器传热面积7.7㎡

││└──────设计压力1.0MPa

│└───────壳体直径Φ273mm

└─────────换热器结构型式（BEM为固定管板式）

二、列管式热器的特点和构造

1、列管式换热器的特点

列管式换热器的特点是壳体和管板直接焊接，结构简单、紧凑。

在同样的壳体直径内，排管较多。

管式换热器具有易于制造、成本较低、处理能力大、换热表面清洗比较方便、可供选用的结构材料广阔、适应性强、可用于调温调压场合等优点，由于两管板之间有管子相互持撑，管板得到加强，故在各种列管换热器中它的管板最薄，其造价比较低，因此得到了广泛应用

2、列管式换热器的构造

列管式换热器主要由壳体、管束、管板和顶盖等部件组成。

管束安装在壳体内，两端固定在管板上，管板分别焊在外壳的两端，并在其上连接有顶盖，顶盖和壳体上装有流体进、出口接管，沿着管长的方向，常常装有一系于列垂直于管束的挡板，进行换热时，一种流体由顶盖的进口管进入。

通过平行管束的管内，从另一端顶盖出口接管流出，称管程另一端流体则有壳体的接管进入。

在壳体与管束间的空隙流过，而由另一接管流出，成为壳程。

管束的表面积既为传热面积，流体一次通过管城，一次通过壳程的程为单壳程。

列管式换热器传热面积较大时，管子数目则较多，为了提高管程流体的流速，常将全部管子平均分隔成若干组，使流体在管内往返经过多次的称为多管程。

为了提高壳程流体的速度，往往在壳体内安装一定数目与管束相垂直的折流板，这样既可提高流体的速度，同时迫使壳程流体按规定的路径多次错流通过管束，使瑞动程度增加，常用的挡板有圆缺形和圆盘形两种，前者应用较为广泛。

第二章列管式式换热器的的原理以及清洗

一、列管式换热器换热的原理

换热器中流体的相对流向一般有顺流和逆流两种。

顺流时，入口处两流体的温差最大，并沿传热表面逐渐减小。

逆流时，沿传热表面两流体的温差分布较均匀。

在冷、热流体的进出口温度一定的条件下，当两种流体都无相变时，以逆流的大，换热器的传热面积减小；若传热面积不变，采用逆流时可使加热或冷却流体的消耗量降低。

前者可节省设备费，后者可节省操作费，故在设计或生产使用中应尽量采用逆流换热。

二、列管式换热器的清洗

换热器经过一段时间的运行，传热面上会产生污垢，使传热系数大大降低而影响传热效率，因而必须定期对换热器进行清洗。

由于清洗的困难程度随着垢层的厚度增大而增大，所以清洗的间隔不宜过长。

换热器清洗有三种方法：

化学清洗、机械清洗、高压水清洗。

由于化学清洗剂一般呈酸性，多少对设备都有一次腐蚀，进行酸洗时要注意对酸液的成分和酸洗的时间要控制好，换热器要无渗漏，酸洗时要注意安全。

机械清洗常用于坚硬的垢层、结焦或其他沉积物，但只能清洗清洗工具能够到达的之处，列管式换热器清洗时要卸下管内的封头，清洗的工具有刮刀、竹板、钢丝刷、尼龙刷等。

前两种清洗不到的可以用高压水清洗。

第三章列管式换热器的应用范围

列管式换热器已广泛应用于民用、石油、化工、电力、医药、食品、造纸、轻工、制盐、焦化、制冷、海水淡化换热等部门，可用于加热、冷却、蒸发、冷凝、余热回收等各种情况

一、民用换热器用途

1：

集中供热、

板式换热器应其结构紧凑，操作维护简便，传热效率高等特点，已成为城市集中供热工程中换热站的首选换热产品，适用于水-水换热系统，汽-水换热系统及生活热水供应系统，对合理分配热能，提高热管理水平起到重要作用。

2：

空调系统

板式换热器广泛用于空调系统中冷冻水的换热，在冷却塔与冷凝器之间靠近冷凝器处安装板式换热器可以起到冷凝器的作用，防止设备腐蚀或堵塞，并可在过渡季节节省冷水机组的运行时间

3：

废热回收

在各个领域内，每天均有大量的热量随着废弃的热介质（如排放的生活热水，洗浴热水，工艺冷却水等）而排放入周围大气环境中，造成了能源的巨大浪费，由于板式换热器的投资成本低，热效率高，对冷热介质的温差要求极低，可将废热回收转换为二次可利用热能，并将其用于预热工况中,具有良好的社会效益和经济效益。

二、工业换热器用途

化学工业：

主要有乙炔气生产时来降低温度，从我在乙炔站学习中来讲解双程换热器的工作原理。

电石水解后生成的乙炔气从发生器顶部输出，进入预冷器，通过预冷器内四组喷淋器的降温和洗涤后，乙炔气进入正水封，乙炔从正水封出来后进入冷却器，（乙炔气从冷却器的顶部进入，顶部排出，冷却器为双程列管式换热器。

）从发生器输出50-85℃经过冷却以后温度降低到30-40℃的乙炔气一部分经过总管道送到下道工序。

从而换热器的作用就起到的降温的作用。

结构如下图所示[1]。

图1：

列管式换热器，直径1000mm、高度7200mm、管数710根，管程为双程

第四章列管式热器在使用中渗漏的原因和解决的办法

一、列管式换热器渗漏解析

换热器渗漏是换热器使用中最为常见的设备管理问题，渗漏主要是腐蚀造成，少部分是由于换热器选型和换热器本身的制造工艺缺陷，列管式换热器的腐蚀形式基本有两种：

电化学腐蚀和化学腐蚀。

列管式换热器在制作时，管板与列管的焊接一般采用手工电弧焊，焊缝形状存在不同程度的缺陷，如凹陷、气孔、夹渣等，焊缝应力的分布也不均匀。

使用时管板部分一般与工业冷却水接触，而工业冷却水中的杂质、盐类、气体、微生物都会构成对管板和焊缝的腐蚀。

这就是我们常说的电化学腐蚀。

研究表明，工业水无论是淡水还是海水，都会有各种离子和溶解的氧气，其中氯离子和氧的浓度变化，对金属的腐蚀形状起重要作用。

另外，金属结构的复杂程度也会影响腐蚀形态。

因此，管板与列管焊缝的腐蚀以孔蚀和缝隙腐蚀为主。

从外观看，管板表面会有许多腐蚀产物和积沉物，分布着大小不等的凹坑。

以海水为介质时，还会产生电偶腐蚀。

化学腐蚀就是介质的腐蚀，换热器管板接触各种各样的化学介质，就会受到化学介质的腐蚀。

另外，换热器管板还会与换热管之间产生一定的双金属腐蚀。

一些管板还长期处于腐蚀介质的冲蚀中。

尤其是固定管板换热器,还有温差应力,管板与换热管联接处极易泄漏,导致换热器失效[2]。

综上所述，影响换热器管板腐蚀的主要因素有：

（1）介质成分和浓度：

浓度的影响不一，例如在盐酸中，一般浓度越大腐蚀越严重。

碳钢和不锈钢在浓度为50%左右的硫酸中腐蚀最严重，而当浓度增加到60%以上时，腐蚀反而急剧下降；

（2）杂质：

有害杂质包括氯离子、硫离子、氰离子、氨离子等，这些杂质在某些情况下会引起严重腐蚀；

（3）温度：

腐蚀是一种化学反应，温度每提升10℃，腐蚀速度约增加1~3倍，但也有例外；

（4）pH值：

一般pH值越小，金属的腐蚀越大；

（5）流速：

多数情况下流速越大，腐蚀也越大。

二、列管式换热器渗漏解决

通常大多数企业的做法就是尽量采购质量高的换热器，经过细心维护，让换热器寿命尽可能的延长，不可避免的出现渗漏以后，就会被迫停机堆焊，2～4人需要几天时间才能修复完成，如果企业高薪聘请的高级焊工，还能保证换热器继续使用一段时间，如果焊工的技术一般，那么就会造成更多的漏点甚至报废，企业不得不更换新的换热器，这是由于此种传统方法造成的种种弊端，完全不能保证企业的安全连续性生产，因此，众多企业积极寻求新技术解决换热器渗漏问题，通过引入福世蓝高分子复合材料的耐腐蚀性和抗冲刷性，通过提前对新换热器的保护。

这样不仅有效治理了新换热器存在的焊缝和砂眼问题，更避免了使用后化学物质腐蚀换热器金属表面和焊接点，在以后的定期维修时，也可以涂抹高分子复合材料来保护裸露的金属；即使使用后出现了渗漏现象，也可以通过该技术及时修复，避免了长时间的堆焊维修影响生产。

正是由于此种精细化的管理，才使得换热器渗漏问题出现的概率大大降低，不仅降低了换热器的设备采购成本，更保证了产品质量、生产时间，提高了产品竞争力[3]。

参考文献

[1].山西三维集团股份有限公司企业标准Q/SW-J08-04-2014

[2].中华人民共和国行业标准QB—1009—90

[3].百科名片