1、2022-1-22化工單元過程及設備的選擇與操作化工單元過程及設備的選擇與操作2022-1-22化工單元過程及設備的選擇與操作化工單元過程及設備的選擇與操作v傳熱:熱量傳遞，凡是有溫度差存在的地方，必然有熱的傳遞，傳熱是極為普遍的一種能量傳遞過程，化學工業與傳熱的關系尤為密切。傳熱在化工生產中的應用：v1、物料的加熱、冷卻或者冷凝、蒸發過程。v2 、化工設備和管道的保溫，以減少熱損失。v3 、生產中熱能的合理利用，廢熱回收。2022-1-22化工單元過程及設備的選擇與操作化工單元過程及設備的選擇與操作一、傳熱的基本方式熱傳導熱傳導熱對流熱對流熱輻射熱輻射基本方式基本方式2022-1-22化工單

2、元過程及設備的選擇與操作化工單元過程及設備的選擇與操作v熱傳導機理機理：當物體的內部或兩個直接接觸的物體之間存在著溫度的差異時，通過物質內部微觀粒子的振動，實現能量的傳遞。特點特點：物體本身沒有發生宏觀的相對位移。例子例子：手拿小鐵棒放火上烤，手會燙。2022-1-22化工單元過程及設備的選擇與操作化工單元過程及設備的選擇與操作v熱對流機理機理：由于流體中質點發生相對位移和混合，而將熱能由一處傳遞到另一處。分類分類：v 自然對流自然對流：流體質點的相對運動是因流體內部各處溫度不同而引起：流體質點的相對運動是因流體內部各處溫度不同而引起的局部密度差異所致。的局部密度差異所致。v 強制對流強制對流

3、：用機械能（如攪拌流體：用機械能（如攪拌流體使流體發生對流運動。使流體發生對流運動。例子例子：消防員用冷水澆滾燙的油罐車，防止它溫度過高爆炸。2022-1-22化工單元過程及設備的選擇與操作化工單元過程及設備的選擇與操作v熱輻射機理機理：以電磁波的形式實現能量的傳遞。熱輻射不需要媒介。是高溫物體之間的主要傳熱形式。例子例子：太陽照耀大地。2022-1-22化工單元過程及設備的選擇與操作化工單元過程及設備的選擇與操作v二、工業換熱任務二、工業換熱任務-某石化廠穩定精餾塔原料粗汽油某石化廠穩定精餾塔原料粗汽油的預熱的預熱 現需設計一原料預熱方案，將原料加熱至入塔溫度。2022-1-22化工單元過程

4、及設備的選擇與操作化工單元過程及設備的選擇與操作任務分析：任務分析：v 要使粗汽油從90升溫到110，顯然必須有提供熱量的熱源？熱源是什么？熱源怎樣把熱量提供給粗汽油？這就是一個典型的工業預熱任務。為了完成這個穩定精餾塔原料粗汽油的預熱任務，必須解決以下幾問題：v1 1、預熱方案的選擇問題，包括換熱方式、換熱介、預熱方案的選擇問題，包括換熱方式、換熱介質、流入空間、加熱介質流量的選擇。質、流入空間、加熱介質流量的選擇。v2 2、預熱設備類型與型號的選擇。、預熱設備類型與型號的選擇。v3 3、換熱設備的操作，常見的故障及預防措施。、換熱設備的操作，常見的故障及預防措施。v4 4、管道保溫材料的選

5、擇，保溫層厚度的確定。、管道保溫材料的選擇，保溫層厚度的確定。2022-1-22化工單元過程及設備的選擇與操作化工單元過程及設備的選擇與操作模塊一模塊一 工業換熱方案選擇、分析與評價工業換熱方案選擇、分析與評價v一、換熱方式的選擇混合式、蓄熱式、間壁式三種?；旌鲜?、蓄熱式、間壁式三種。 v1 1、蓄熱式、蓄熱式高溫流體低溫流體蓄熱體蓄熱式換熱器機構簡單、能耐高蓄熱式換熱器機構簡單、能耐高溫，一般常用于高低溫氣體介質溫，一般常用于高低溫氣體介質間的換熱，但由于該類設備的操間的換熱，但由于該類設備的操作要在兩個蓄熱器之間間歇交替作要在兩個蓄熱器之間間歇交替進行，且兩流體會有一定程度的進行，且兩流體

6、會有一定程度的混合，故這類設備在化工生產中混合，故這類設備在化工生產中很少使用，很少使用，常用于冶金行業常用于冶金行業。2022-1-22化工單元過程及設備的選擇與操作化工單元過程及設備的選擇與操作模塊一模塊一 工業換熱方案選擇、分析與評價工業換熱方案選擇、分析與評價2 2、混合式、混合式主要特點：冷熱兩種流體間的熱交換，是依靠熱流體和冷流體直接接觸和混合過程實現的。優點：傳熱速度快、效率高，設備簡單。設備：涼水塔、噴灑式冷卻塔、混合式冷凝器適用范圍：無價值的蒸汽冷凝，或其冷凝液不要求是純凈物料等，允許冷熱兩流體直接接觸混合的場合。 冷水廢蒸汽熱水2022-1-22化工單元過程及設備的選擇與操

7、作化工單元過程及設備的選擇與操作模塊一模塊一 工業換熱方案選擇、分析與評價工業換熱方案選擇、分析與評價v任務解決：原油換熱方式的選擇任務解決：原油換熱方式的選擇 v 在引言的原油預熱任務中，需要預熱的粗汽油是不允許與別的加熱介質混合的，否則會影響原料的純度，以致影響精餾操作和產品質量。另外粗汽油本身易揮發、易燃易爆，蓄熱式可能導致泄漏造成的爆炸事故，所以我們選擇間壁式換熱的原油預熱方法。2022-1-22化工單元過程及設備的選擇與操作化工單元過程及設備的選擇與操作模塊一模塊一 工業換熱方案選擇、分析與評價工業換熱方案選擇、分析與評價v二、換熱介質的確定v1、加熱劑/冷卻劑v 2、載熱體選擇原則

8、（1）載熱體的溫度易調節控制；（2）載熱體的飽和蒸氣壓較低，加熱時不易分解；（3）載熱體的毒性小，不易燃、易爆不易腐蝕設備；（4）價格便宜，來源容易。v3、常見的加熱加熱劑和冷卻劑 工業上常用的冷卻劑有水、空氣和各種冷凍劑。水和空氣可將物料最低冷卻至環境溫度，其值隨地區和季節而異，一般不低于20一30。在水資源緊缺地區，常采用空氣冷卻。 工業上常用的加熱劑有熱水、飽和蒸汽、礦物油、聯苯混合物、熔鹽及煙道氣等。若所需的加熱溫度很高，則需采用電加熱。2022-1-22化工單元過程及設備的選擇與操作化工單元過程及設備的選擇與操作模塊一模塊一 工業換熱方案選擇、分析與評價工業換熱方案選擇、分析與評價v

9、 解決任務- 原油預熱的加熱劑的選擇v 由于在穩定精餾塔裝置中,塔底產品出塔溫度為150，工藝要求冷卻至120，這部分能量可以加以利用。另外在120150溫度范圍內塔底產品穩定汽油不易分解且不易腐蝕設備，所以可以選取塔底產品穩定汽油來預熱進料而不另取加熱介質。因此，在精餾裝置中，經常將進塔原料與塔釜的產品進行換熱，這樣既達到了預熱原料的目的同時又冷卻了塔底產品，而且也節約了冷卻產品所需的冷卻劑，這樣可使整個裝置的操作費用降低，節省了能源，降低了能耗！2022-1-22化工單元過程及設備的選擇與操作化工單元過程及設備的選擇與操作模塊一模塊一 工業換熱方案選擇、分析與評價工業換熱方案選擇、分析與評

10、價v三、加熱介質的用量的確定焓差法：焓差法： 顯熱法：顯熱法： 潛熱法：潛熱法：)()(1221CCchhhHHWHHWQ)()(1221ttCWTTCWQPCCphh)(12ttCWWQPCCH 2022-1-22化工單元過程及設備的選擇與操作化工單元過程及設備的選擇與操作模塊一模塊一 工業換熱方案選擇、分析與評價工業換熱方案選擇、分析與評價v任務解決任務解決-預熱所需的加熱劑用量的確定預熱所需的加熱劑用量的確定 在本學習情景的任務中，冷介質為粗汽油，在本學習情景的任務中，冷介質為粗汽油，C CPcPc=2.65KJ/kg =2.65KJ/kg ,Wc=23000kg/h,Wc=23000k

11、g/h，溫度從，溫度從9090加熱至加熱至110110，所需吸收的熱量：，所需吸收的熱量： kJ/h kJ/h； 加熱介質為穩定塔塔底產品穩定汽油，加熱介質為穩定塔塔底產品穩定汽油，C CPhPh=2.42KJ/kg=2.42KJ/kg，溫度從，溫度從150150冷卻至冷卻至120120，需要的加熱介質的流量應為，需要的加熱介質的流量應為 而穩定塔塔底產品流量為而穩定塔塔底產品流量為19000kg/h19000kg/h，所以選塔底產品做加熱劑，所以選塔底產品做加熱劑，加熱量是足夠的，剩余流量（加熱量是足夠的，剩余流量（19000-1679019000-16790）=2210g/h=2210g/

12、h的塔底產品可的塔底產品可以走跨線不經過預熱器。以走跨線不經過預熱器。1219000)(12ttCWQpcc冷hkgTTCQWphh/167903042.21219000)(21冷2022-1-22化工單元過程及設備的選擇與操作化工單元過程及設備的選擇與操作四、換熱器類型的認識和選擇四、換熱器類型的認識和選擇v 1 1、換熱器的分類、換熱器的分類 （1 1）按傳熱面形狀和結構分）按傳熱面形狀和結構分蓄熱式蓄熱式混合式混合式換熱器換熱器間壁式間壁式板式換熱器：螺旋板式、板式、板翅式板式換熱器：螺旋板式、板式、板翅式夾套式換熱器夾套式換熱器套管換熱器套管換熱器列管式換熱器列管式換熱器固定管板式換熱

13、器固定管板式換熱器U型管式換熱器型管式換熱器浮頭式換熱器浮頭式換熱器蛇管式換熱器蛇管式換熱器沉浸式沉浸式噴淋式噴淋式2022-1-22化工單元過程及設備的選擇與操作化工單元過程及設備的選擇與操作四、換熱器類型的認識和選擇四、換熱器類型的認識和選擇v （2 2）按換熱器用途分）按換熱器用途分v 加熱器加熱器 用于把流體加熱到所需要的溫度，被加熱流體在加熱過用于把流體加熱到所需要的溫度，被加熱流體在加熱過 程中不發生相變。程中不發生相變。v 冷卻器冷卻器 用于加熱流體，使其達到所需要的溫度。用于加熱流體，使其達到所需要的溫度。v 預熱器預熱器 用于流體的預熱，以提高整個工藝裝置的效率。用于流體的預

14、熱，以提高整個工藝裝置的效率。v 過熱器過熱器 用于加熱飽和蒸汽，使其達到過熱狀態。用于加熱飽和蒸汽，使其達到過熱狀態。v 蒸發器蒸發器 用于加熱液體，使其蒸發汽化。用于加熱液體，使其蒸發汽化。v 再沸器：加熱冷凝的液體使其再受熱汽化。為蒸餾過程的專用設備。再沸器：加熱冷凝的液體使其再受熱汽化。為蒸餾過程的專用設備。v 冷凝器冷凝器 用于冷卻凝結性飽和蒸汽，使其放出汽化潛熱而凝結液化。用于冷卻凝結性飽和蒸汽，使其放出汽化潛熱而凝結液化。2022-1-22化工單元過程及設備的選擇與操作化工單元過程及設備的選擇與操作四、換熱器類型的認識和選擇四、換熱器類型的認識和選擇v （3）按制造材料分）按制造

15、材料分常見的換熱器材料有金屬、陶瓷、塑料、石墨和玻璃等等。常見的換熱器材料有金屬、陶瓷、塑料、石墨和玻璃等等。金屬材料換熱器金屬材料換熱器 由金屬材料加工制成的換熱器。常用的材料有碳鋼、由金屬材料加工制成的換熱器。常用的材料有碳鋼、合金鋼、銅及銅合金、鋁及鋁合金、鈦及鈦合金等。因金合金鋼、銅及銅合金、鋁及鋁合金、鈦及鈦合金等。因金屬材料導熱系數大，故此類換熱器的傳熱效率高。屬材料導熱系數大，故此類換熱器的傳熱效率高。非金屬材料換熱器非金屬材料換熱器 常用的材料有石墨、玻璃、塑料、陶瓷等。因非金屬常用的材料有石墨、玻璃、塑料、陶瓷等。因非金屬材料導熱系數較小，故此類換熱器的傳熱效率較低。常用材料

16、導熱系數較小，故此類換熱器的傳熱效率較低。常用于具有腐蝕性的物系。于具有腐蝕性的物系。2022-1-22化工單元過程及設備的選擇與操作化工單元過程及設備的選擇與操作四、換熱器類型的認識和選擇四、換熱器類型的認識和選擇v2、常見的工業換熱器、常見的工業換熱器v （1）夾套式換熱器）夾套式換熱器1-1-反應器反應器 2-2-夾套夾套 3 3、4-4-蒸汽或冷卻水接管蒸汽或冷卻水接管 5-5-冷凝水或冷卻水冷凝水或冷卻水接管接管優點優點：結構簡單，加工方便缺點缺點：傳熱系數較低，傳熱面又受容器的限制。 強化措施強化措施：為了提高其傳熱性能，在容器內安裝攪拌器，使器內液體作強制對流，為了彌補傳熱面的不

17、足，還可在器內安裝蛇管等用途用途：應用于反應器的加熱和冷卻。2022-1-22化工單元過程及設備的選擇與操作化工單元過程及設備的選擇與操作四、換熱器類型的認識和選擇四、換熱器類型的認識和選擇v（2）蛇管式換熱器）蛇管式換熱器v蛇管式換熱器又分沉浸式和噴淋式兩種蛇管式換熱器又分沉浸式和噴淋式兩種v沉浸式換熱器沉浸式換熱器優點優點：結構簡單、價格低廉、能承：結構簡單、價格低廉、能承受高壓，可用耐腐蝕材料制造。受高壓，可用耐腐蝕材料制造。缺點缺點：管外容器內的流體湍流程度：管外容器內的流體湍流程度差，給熱系數小，平均溫差低。蛇差，給熱系數小，平均溫差低。蛇管易堵塞。管易堵塞。用途用途：反應器的傳熱、

18、高壓下傳熱、：反應器的傳熱、高壓下傳熱、強腐蝕性流體的傳熱強腐蝕性流體的傳熱強化措施強化措施：可減少管外空間；容器：可減少管外空間；容器內加攪拌器。內加攪拌器。2022-1-22化工單元過程及設備的選擇與操作化工單元過程及設備的選擇與操作四、換熱器類型的認識和選擇四、換熱器類型的認識和選擇v 噴淋式換熱器噴淋式換熱器優點：優點：結構簡單；便于耐腐蝕；管內能耐高壓；管外比沉浸式大；傳熱面積大而且可以改變，檢修和清洗方便。缺點：缺點：冷卻水噴淋不均勻影響傳熱效果；只能安裝在室外，占地面積大。2022-1-22化工單元過程及設備的選擇與操作化工單元過程及設備的選擇與操作四、換熱器類型的認識和選擇四、

19、換熱器類型的認識和選擇v（3）套管式換熱器）套管式換熱器優點：優點：結構簡單，易于維修和清洗，適用于高溫、高壓流體。 缺點：缺點：流動阻力大，金屬耗量多，而且體積較大。應用：應用：所需傳熱面積小，小容積流量的流體。2022-1-22化工單元過程及設備的選擇與操作化工單元過程及設備的選擇與操作四、換熱器類型的認識和選擇四、換熱器類型的認識和選擇v（4）列管式換熱器）列管式換熱器它的突出優點是單位體積它的突出優點是單位體積具有的傳熱面積大，結構具有的傳熱面積大，結構緊湊、堅固、傳熱效果好，緊湊、堅固、傳熱效果好，而且能用多種材料制造，而且能用多種材料制造，適用性較強，操作彈性大。適用性較強，操作彈

20、性大。在高溫高壓以及大型裝置在高溫高壓以及大型裝置中得到普遍應用。中得到普遍應用。2022-1-22化工單元過程及設備的選擇與操作化工單元過程及設備的選擇與操作模塊一模塊一 工業換熱方案選擇、分析與評價工業換熱方案選擇、分析與評價2022-1-22化工單元過程及設備的選擇與操作化工單元過程及設備的選擇與操作四、換熱器類型的認識和選擇四、換熱器類型的認識和選擇v設置列管式換熱器折流擋板主要為了增大殼程設置列管式換熱器折流擋板主要為了增大殼程流體的湍動程度，提高殼程的對流傳熱系數。流體的湍動程度，提高殼程的對流傳熱系數。其形狀主要有下列幾種：其形狀主要有下列幾種： 單通道圓缺形、弓形 雙通道圓缺型

21、折流板 圓盤形、圓環形 2022-1-22化工單元過程及設備的選擇與操作化工單元過程及設備的選擇與操作四、換熱器類型的認識和選擇四、換熱器類型的認識和選擇管程數：單管程、雙管程、多管程管程數：單管程、雙管程、多管程殼程數：單殼程、雙殼程、多殼程殼程數：單殼程、雙殼程、多殼程列管式換熱器列管式換熱器2022-1-22化工單元過程及設備的選擇與操作化工單元過程及設備的選擇與操作四、換熱器類型的認識和選擇四、換熱器類型的認識和選擇v列管式換熱器可分為以下幾種主要型式。列管式換熱器可分為以下幾種主要型式。v固定管板式換熱器固定管板式換熱器vU形管式換熱器形管式換熱器v浮頭式換熱器浮頭式換熱器2022-

22、1-22化工單元過程及設備的選擇與操作化工單元過程及設備的選擇與操作四、換熱器類型的認識和選擇四、換熱器類型的認識和選擇v固定管板式換熱器固定管板式換熱器v優點：優點：結構簡單，管內便于清洗，造價低廉。結構簡單，管內便于清洗，造價低廉。v缺點：缺點：殼程清洗和檢修困難；當管壁和殼壁的溫殼程清洗和檢修困難；當管壁和殼壁的溫度相差較大時會產生較大的熱應力，甚至將管子從度相差較大時會產生較大的熱應力，甚至將管子從管扳上拉脫。管扳上拉脫。v解決方法：解決方法：采用補償圈（膨脹節）采用補償圈（膨脹節）v應用場合：應用場合：適用于殼程流體清潔不易結垢，兩流適用于殼程流體清潔不易結垢，兩流體溫差不大或溫差教

23、大但殼程壓力不高的場合。體溫差不大或溫差教大但殼程壓力不高的場合。2022-1-22化工單元過程及設備的選擇與操作化工單元過程及設備的選擇與操作四、換熱器類型的認識和選擇四、換熱器類型的認識和選擇vU形管式換熱器形管式換熱器 優點：優點： 結構簡單，管間清洗較易。結構簡單，管間清洗較易。缺點：缺點： 管內清洗較困難，管板的利用率低。管內清洗較困難，管板的利用率低。解決熱應力方法：解決熱應力方法：它是把每根管子都彎成它是把每根管子都彎成U形，兩端固定在同一管板上，形，兩端固定在同一管板上，每根管子可自由伸縮，與殼體無關，來解決熱補償問題。每根管子可自由伸縮，與殼體無關，來解決熱補償問題。應用場合

24、：應用場合： 適用于管、殼程溫差較大或殼程介質易結垢而管程介質不適用于管、殼程溫差較大或殼程介質易結垢而管程介質不易結垢的場所。易結垢的場所。2022-1-22化工單元過程及設備的選擇與操作化工單元過程及設備的選擇與操作四、換熱器類型的認識和選擇四、換熱器類型的認識和選擇v浮頭式換熱器浮頭式換熱器 v優點：優點：可完全消除熱應力，在清洗和檢修時整個管束可以從殼體中抽出。v缺點：缺點：結構復雜，用材量大，造價高。操作時，如果浮頭蓋連接處泄漏將無法發現， v解決熱應力方法：解決熱應力方法：采用浮頭來消除熱應力v應用場合：應用場合：應用十分廣泛，適用于殼體與管束溫應用十分廣泛，適用于殼體與管束溫差較

25、大或殼程流體容易結垢的場合。可用于結垢比差較大或殼程流體容易結垢的場合?？捎糜诮Y垢比較嚴重的場合；可用于管程易腐蝕的場合較嚴重的場合；可用于管程易腐蝕的場合;2022-1-22化工單元過程及設備的選擇與操作化工單元過程及設備的選擇與操作四、換熱器類型的認識和選擇四、換熱器類型的認識和選擇v3、其他類型換熱器、其他類型換熱器v (1)螺旋板式換熱器螺旋板式換熱器 優點：優點：結構緊湊；單位體積傳熱面積大；流體在換熱器內作結構緊湊；單位體積傳熱面積大；流體在換熱器內作嚴格的逆流流動，可在較小的溫差下操作，能充分利用低溫嚴格的逆流流動，可在較小的溫差下操作，能充分利用低溫能源；由于流向不斷改變，且允

26、許選用較高流速，故傳熱效能源；由于流向不斷改變，且允許選用較高流速，故傳熱效果好；又由于流速較高，同時有慣性高離心力作用，污垢不果好；又由于流速較高，同時有慣性高離心力作用，污垢不容易沉積。容易沉積。缺點：缺點：制造和檢修都比較困難；流動阻力較大；操作壓力和制造和檢修都比較困難；流動阻力較大；操作壓力和溫度都不能太高，一般壓力在溫度都不能太高，一般壓力在2MPa2MPa以下以下, ,溫度不超過溫度不超過400 400 2022-1-22化工單元過程及設備的選擇與操作化工單元過程及設備的選擇與操作四、換熱器類型的認識和選擇四、換熱器類型的認識和選擇v翅片式換熱器翅片式換熱器 氣體的加熱或冷卻，當

27、換熱的另一方為液體或發生相變時，氣體的加熱或冷卻，當換熱的另一方為液體或發生相變時，在氣體一側設置翅片，既可增大傳熱面積又可增加氣體的湍動在氣體一側設置翅片，既可增大傳熱面積又可增加氣體的湍動程度，提高傳熱效率。程度，提高傳熱效率。 2022-1-22化工單元過程及設備的選擇與操作化工單元過程及設備的選擇與操作四、換熱器類型的認識和選擇四、換熱器類型的認識和選擇板式換熱器板式換熱器 優點：優點：結構緊湊，單位體積結構緊湊，單位體積傳熱面積大；組裝靈活方便；傳熱面積大；組裝靈活方便；有較高的傳熱速率，可隨時有較高的傳熱速率，可隨時增減板數，有利于清洗和維增減板數，有利于清洗和維修。修。缺點：缺點

28、：處理量?。皇軌|片材處理量??；受墊片材料性能的限制，操作壓力和料性能的限制，操作壓力和溫度不能過高。適用于需要溫度不能過高。適用于需要經常清洗，工作環境要求十經常清洗，工作環境要求十分緊湊，操作壓力在分緊湊，操作壓力在2.5 2.5 MPaMPa以下以下, ,溫度在溫度在-35-35200200的場合。的場合。 2022-1-22化工單元過程及設備的選擇與操作化工單元過程及設備的選擇與操作四、換熱器類型的認識和選擇四、換熱器類型的認識和選擇板翅式換熱器板翅式換熱器 2022-1-22化工單元過程及設備的選擇與操作化工單元過程及設備的選擇與操作四、換熱器類型的認識和選擇四、換熱器類型的認識和選擇

29、v解決任務解決任務-預熱原料所需的換熱器類型的確定預熱原料所需的換熱器類型的確定 流體的性質對換熱器類型的選擇上往往會產生重大影響流體的性質對換熱器類型的選擇上往往會產生重大影響，如流體，如流體的物理性質（的物理性質（比熱、導熱系數、粘度比熱、導熱系數、粘度），化學性質（如），化學性質（如腐蝕性、熱敏腐蝕性、熱敏性性），），結垢情況結垢情況以及是否有腐蝕性顆粒等因素都對傳熱設備的選型有影以及是否有腐蝕性顆粒等因素都對傳熱設備的選型有影響。例如硝酸的加熱器，由于流體的強腐蝕性決定了設備的結構材料，響。例如硝酸的加熱器，由于流體的強腐蝕性決定了設備的結構材料，從而很快就限制了可能采用的結構范圍。如

30、對于熱敏性大的液體，能否從而很快就限制了可能采用的結構范圍。如對于熱敏性大的液體，能否精確控制它在加熱過程中的溫度和停留時間往往就成為選型的主要前提。精確控制它在加熱過程中的溫度和停留時間往往就成為選型的主要前提。流體的清凈程度和易否結構，有時在選型上往往也起決定性作用，在本流體的清凈程度和易否結構，有時在選型上往往也起決定性作用，在本學習情景任務中，學習情景任務中，粗汽油中里面夾雜催化劑粉末，需要經常清洗換熱面粗汽油中里面夾雜催化劑粉末，需要經常清洗換熱面得物料，就不能選用高效的板翹式或其它不可拆卸的結構。得物料，就不能選用高效的板翹式或其它不可拆卸的結構。 同樣，同樣，換熱介質的流量、操作

31、溫度、壓力換熱介質的流量、操作溫度、壓力等參數在選型時也很重等參數在選型時也很重要，例如要，例如板式換熱器板式換熱器雖然高效緊湊，性能很好，但是由于雖然高效緊湊，性能很好，但是由于受結構和墊片受結構和墊片性能的限制性能的限制，當壓力或溫度稍高時，或者流量很大時這種型式就不適用，當壓力或溫度稍高時，或者流量很大時這種型式就不適用了。另外結構簡單的了。另外結構簡單的蛇管或套管換熱器蛇管或套管換熱器，這些類型流體，這些類型流體處理量小，價格處理量小，價格高高，不能適應現代大型化裝置的需要。，不能適應現代大型化裝置的需要。 2022-1-22化工單元過程及設備的選擇與操作化工單元過程及設備的選擇與操作

32、四、換熱器類型的認識和選擇四、換熱器類型的認識和選擇v隨著結構材料和制造工藝的發展，列管換熱器逐步推廣到高溫高壓的場合下應用，目前這種換熱器的最高使用壓力為840kg/cm2，溫度達到1000。同時具有單位體積的傳熱面積大，結構緊湊、堅固、傳熱效果好，而且能用多種材料制造，適用性較強，操作彈性大等優點。能很好的滿足穩定塔原料預熱任務的要求。另外由于兩流體溫差較小，不需經常檢修，從經濟角度出發，可以選擇固定管板式換熱器。2022-1-22化工單元過程及設備的選擇與操作化工單元過程及設備的選擇與操作模塊一模塊一 工業換熱方案選擇、分析與評價工業換熱方案選擇、分析與評價v五、流體流入空間的選擇五、流

33、體流入空間的選擇v流入空間的選擇原則：流入空間的選擇原則：1、不清潔或易結垢的物料應當流過易于清洗的一側，對于、不清潔或易結垢的物料應當流過易于清洗的一側，對于直管管束，一般通過管內，直管內易于清洗。直管管束，一般通過管內，直管內易于清洗。2、需通過增大流速，提高、需通過增大流速，提高的流體宜選管程，因管程流通的流體宜選管程，因管程流通面積小于殼程，易采用多程來提高流速。面積小于殼程，易采用多程來提高流速。3、腐蝕性流體宜走管程，以免管束和殼體同時受腐蝕。、腐蝕性流體宜走管程，以免管束和殼體同時受腐蝕。4、壓力高的流體宜選管程，以防止殼體受壓。、壓力高的流體宜選管程，以防止殼體受壓。5、飽和蒸

34、汽宜走殼程，冷凝液易于排出，其、飽和蒸汽宜走殼程，冷凝液易于排出，其與流速無關。與流速無關。6、被冷卻的流體一般走殼程，便于散熱。、被冷卻的流體一般走殼程，便于散熱。7、黏度大、流量小的流體宜選殼程，因殼程的流道截面和、黏度大、流量小的流體宜選殼程，因殼程的流道截面和流向都在不斷變化，在流向都在不斷變化，在Re100即可達到湍流。即可達到湍流。2022-1-22化工單元過程及設備的選擇與操作化工單元過程及設備的選擇與操作五、流體流入空間的選擇五、流體流入空間的選擇v解決任務解決任務-原料粗汽油和產品穩定汽油在換熱器內流入原料粗汽油和產品穩定汽油在換熱器內流入空間的選擇空間的選擇 在本學習情境任

35、務中，熱流體為塔釜產品穩定汽油，在本學習情境任務中，熱流體為塔釜產品穩定汽油，冷流體為原料粗汽油。粗汽油壓力較大，操作壓力為冷流體為原料粗汽油。粗汽油壓力較大，操作壓力為0.6MPa，同時粗汽油里夾雜著從催化裂化設備里帶出來，同時粗汽油里夾雜著從催化裂化設備里帶出來的催化劑粉末，而塔釜產品穩定汽油則相對清潔很多。從的催化劑粉末，而塔釜產品穩定汽油則相對清潔很多。從壓力和易于清洗的角度出發，可以選擇塔釜產品走殼程，壓力和易于清洗的角度出發，可以選擇塔釜產品走殼程，原料粗汽油漿走管程。原料粗汽油漿走管程。2022-1-22化工單元過程及設備的選擇與操作化工單元過程及設備的選擇與操作模塊一模塊一 工

36、業換熱方案選擇、分析與評價工業換熱方案選擇、分析與評價v六、換熱器型號的確定六、換熱器型號的確定1 1、傳熱基本方程、傳熱基本方程Q單位時間內通過換熱器傳遞的熱量，即傳熱速率，單位時間內通過換熱器傳遞的熱量，即傳熱速率，W； A換熱器的傳熱面積，換熱器的傳熱面積，m2； tm冷、熱流體間傳熱溫度差的平均值，它是傳熱的推動力。冷、熱流體間傳熱溫度差的平均值，它是傳熱的推動力。 平均溫度差的計算將在后面討論。平均溫度差的計算將在后面討論。 K比例系數，或稱傳熱系數。是表示傳熱過程強弱程度的數值。比例系數，或稱傳熱系數。是表示傳熱過程強弱程度的數值。其物理意義和單位可由下式看出其物理意義和單位可由下

37、式看出mtKAQ2022-1-22化工單元過程及設備的選擇與操作化工單元過程及設備的選擇與操作六、換熱器型號的確定六、換熱器型號的確定RtKAtQmm1傳熱基本方程式。此式也可以寫成如下形式傳熱基本方程式。此式也可以寫成如下形式 KAR1-稱為傳熱總熱阻。稱為傳熱總熱阻。 mtKQA 由傳熱基本方程式由傳熱基本方程式Q=KAQ=KAtmtm可知，當傳熱速率（或熱負可知，當傳熱速率（或熱負荷）荷）Q Q、傳熱平均溫度差、傳熱平均溫度差tmtm及傳熱系數及傳熱系數K K確定后，傳熱面積確定后，傳熱面積A A則很容易即可算出則很容易即可算出 2022-1-22化工單元過程及設備的選擇與操作化工單元過

38、程及設備的選擇與操作六、換熱器型號的確定六、換熱器型號的確定- tm的計算的計算v2、傳熱溫度差、傳熱溫度差tm的計算的計算并流并流折流折流錯流錯流逆流逆流2022-1-22化工單元過程及設備的選擇與操作化工單元過程及設備的選擇與操作六、換熱器型號的確定六、換熱器型號的確定- tm的計算的計算2121lntttttm逆流時：逆流時：并流時：并流時：2022-1-22化工單元過程及設備的選擇與操作化工單元過程及設備的選擇與操作六、換熱器型號的確定六、換熱器型號的確定- tm的計算的計算對于錯流和折流時的平均溫度差：對于錯流和折流時的平均溫度差：ttm m=ttttm m逆逆tt1,1,一般一般tt不宜小于不宜小于0.80.8，否則使，否則使ttm m過小，過小，很不經濟。很不經濟。冷流體的溫升熱流體的溫降1221ttTTR兩流體的最初溫差冷流體的溫升1112tTttP根據參數R、P查后圖可知t2022-1-22化工單元過程及設備的選擇與操作化工單元過程及設備的選擇與操作六、換熱器型號的確定六、換熱器型號的確定- tm的計算的計算2022-1-22化工單元過程及設備的選擇與操作化工單元過程及設備的選擇與操作六、換熱器型號的確定六、換熱器型號的確定- tm的計算的計算2022-1-22化工單元過程及