2012年造價工程師《技術(shù)與計量》(安裝)第七章(6)

　　五、換熱設(shè)備$lesson$

　　換熱器是用來完成各種傳熱過程的設(shè)備，它是化工、石油、核能和其他許多工業(yè)部門廣泛應(yīng)用的一種通用工藝設(shè)備。

　　(一)換熱設(shè)備分類

　　--熱傳遞有3種基本方式：傳導(dǎo)、對流和輻射。

　　1.按作用原理或傳熱方式分類

　　(1)混合式換熱器。

　　(2)蓄熱式換熱器。

　　(3)間壁式換熱器----這種形式的換熱器使用最廣泛。

　　2.按生產(chǎn)中的使用目的分類。分成：冷卻器、加熱器、冷凝器、汽化器(或再沸器)和換熱器等。

　　3.按換熱器所用材料分類。分成：金屬材料和非金屬材料換熱器。

　　(二)幾種常用換熱器

　　常用的換熱器有夾套式、蛇管式、套管式、列管式、螺旋板式、板式、板翅式等。

　　1、夾套式換熱器

　　--夾套一般用碳鋼或鑄鐵制成，可焊在器壁上或者用螺釘固定在容器的法蘭或器蓋上。

　　--夾套式換熱器主要用于反應(yīng)過程的加熱或冷卻。

　　在用蒸汽進(jìn)行加熱時，蒸汽由上部接管進(jìn)入夾套，冷凝水則由下部接管流出。

　　作為冷卻器時，冷卻介質(zhì)(如冷卻水)由夾套下部的接管進(jìn)入，而由上部的接管流出。

　　--該種換熱器的傳熱系數(shù)較小，傳熱面又受到容器的限制，因此只適用于傳熱量不太大的場合。

　　為了提高其傳熱性能，可在容器內(nèi)安裝攪拌器，使容器內(nèi)液體作強制對流;

　　為了彌補傳熱面的不足，還可在容器內(nèi)安裝蛇管換熱器。

　　2、蛇管式換熱器

　　其傳熱面是由彎曲成圓柱形或平板形的蛇形管子組成。

　　制作蛇管的材料有鋼管、銅管或其他有色金屬管、陶瓷管、石墨管等。

　　--蛇管式換熱器可分沉浸式和噴淋式兩種。

　　(1)沉浸式蛇管換熱器。

　　此種蛇管換熱器的優(yōu)點是：結(jié)構(gòu)簡單，價格低廉，便于防腐，能承受高壓。

　　主要缺點是：由于容器的體積較蛇管的體積大得多，故管外流體的對流換熱系數(shù)較小，因而總傳熱系數(shù)K值也較小。

　　(2)噴淋式蛇管換熱器。噴淋式蛇管換熱器多用作冷卻器。

　　--與沉浸式蛇管換熱器相比，具有：便于檢修和清洗、傳熱效果較好等優(yōu)點，其缺點是噴淋不易均勻。

　　3、套管式換熱器

　　--套管式換熱器的優(yōu)點是：構(gòu)造較簡單;能耐高壓;傳熱面積可根據(jù)需要而增減;適當(dāng)?shù)剡x擇管子內(nèi)徑、外徑，可使流體的流速較大，且雙方的流體可作嚴(yán)格的逆流，有利于傳熱。

　　--缺點是：管間接頭較多，易發(fā)生泄漏;單位換熱器長度具有的傳熱面積較小。

　　故在需要傳熱面積不太大而要求壓強較高或傳熱效果較好時，宜采用套管式換熱器。

　　4、列管式換熱器

　　列管式換熱器是目前生產(chǎn)中應(yīng)用最廣泛的換熱設(shè)備。

　　--主要優(yōu)點是：單位體積所具有的傳熱面積大以及傳熱效果好。此外，結(jié)構(gòu)較簡單，制造的材料范圍較廣，操作彈性較大等。

　　--在高溫、高壓和大型裝置上多采用列管式換熱器。

　　根據(jù)熱補償方法的不同，列管式換熱器有下面幾種形式：

　　(1)固定管板式熱換器

　　(2)U型管換熱器。

　　這種形式換熱器的結(jié)構(gòu)也較簡單，重量輕，適用于高溫和高壓場合。其主要缺點是管內(nèi)清洗比較困難，因此管內(nèi)流體必須潔凈;且因管子需一定的彎曲半徑，故管板的利用率差。

　　(3)浮頭式換熱器

　　(4)填料函式列管換熱器。

　　該換熱器的活動管板和殼體之間以填料函的形式加以密封。在一些溫差較大、腐蝕嚴(yán)重且需經(jīng)常更換管束的冷卻器中應(yīng)用較多，其結(jié)構(gòu)較浮頭簡單，制造方便，易于檢修清洗。

　　5、板片式換熱器

　　此類的換熱器有：螺旋板式換熱器、板式換熱器和板翅式換熱器等。

　　6、非金屬換熱器

　　在化工生產(chǎn)中有不少具有強腐蝕性的物料，這時用普通材料制成的換熱設(shè)備不能滿足需要。隨著化學(xué)工業(yè)的發(fā)展，出現(xiàn)和發(fā)展了許多耐腐蝕的新型材料(如陶瓷、玻璃、聚四氟乙烯、石墨等)的換熱器。

　　六、油罐

　　儲罐按其制造材質(zhì)可分為金屬罐和非金屬罐。

　　--在化工、石油化工和石油等工業(yè)中儲存液化氣以外的原料油主要采用金屬儲罐，即金屬油罐。

　　(一)油罐分類

　　金屬油罐可根據(jù)油罐所處位置、幾何形狀和不同結(jié)構(gòu)形式等幾方面來劃分。

　　1、按油罐所處位置劃分

　　--分為地上油罐、半地下油罐和地下油罐三種。

　　(1)地上油罐。指油罐的罐底位于設(shè)計標(biāo)高±0.00及其以上;罐底在設(shè)計標(biāo)高±0.00以下但不超過油罐高度的1/2，也稱為地上油罐。

　　(2)半地下油罐。半地下油罐是指油罐埋入地下深于其高度的1/2，而且油罐的液位的最大高度不超過設(shè)計標(biāo)高±0.00以上0.2m。

　　(3)地下油罐。地下油罐指罐內(nèi)液位處于設(shè)計標(biāo)高±0.00以下0.2m的油罐。

　　2、按油罐的幾何形狀劃分

　　按油罐的幾何形狀可劃分為：立式圓柱形罐;臥式圓柱形罐;球形罐。

　　3、按油罐的不同結(jié)構(gòu)形式劃分

　　按油罐的不同結(jié)構(gòu)形式可分為：固定頂儲罐、無力矩頂儲罐、浮頂儲罐和套頂儲罐。

　　--浮頂儲罐。浮頂儲罐分為浮頂儲罐、內(nèi)浮頂儲罐(帶蓋內(nèi)浮頂儲罐)。

　　1)浮頂儲罐。

　　浮頂儲罐的浮頂是一個漂浮在貯液表面上的浮動頂蓋，隨著儲液的輸入輸出而上下浮動，浮頂與罐壁之間有一個環(huán)形空間，這個環(huán)形空間有一個密封裝置，使罐內(nèi)液體在頂蓋上下浮動時與大氣隔絕，從而大大減少了儲液在儲存過程中的蒸發(fā)損失。

　　采用浮頂罐儲存油品時，可比固定頂罐減少油品損失80%左右。

　　2)內(nèi)浮頂儲罐。

　　--內(nèi)浮頂儲罐具有獨特優(yōu)點：

　　一是與浮頂罐比較，因為有固定頂，能有效地防止風(fēng)、砂、雨雪或灰塵的侵入，絕對保證儲液的質(zhì)量。同時，內(nèi)浮盤漂浮在液面上，使液體無蒸汽空間，減少蒸發(fā)損失85%～96%;減少空氣污染，減少著火爆炸危險，易于保證儲液質(zhì)量，特別適合于儲存高級汽油和噴氣燃料及有毒的石油化工產(chǎn)品;由于液面上沒有氣體空間，故減少罐壁罐頂?shù)母g，從而延長儲罐的使用壽命;

　　二是在密封相同情況下，與浮頂相比可以進(jìn)一步降低蒸發(fā)損耗。

　　--內(nèi)浮頂儲罐的缺點：與拱頂罐相比，鋼板耗量比較多，施工要求高;與浮頂罐相比，維修不便(密封結(jié)構(gòu))，儲罐不易大型化，目前一般不超過10000m3.

　　(二)金屬油罐附件

　　罐體上安裝的一些供特殊用途的附屬配件，即油罐附件，應(yīng)適應(yīng)各種油品的儲存、發(fā)放、計量和維修等的要求，確保金屬油罐的正常工作。

　　(1)人孔。.專為操作人員進(jìn)出油罐檢查、清洗和修理之用。

　　(2)透光孔。專為罐內(nèi)進(jìn)行檢查、修理、刷洗時透光、通風(fēng)之用。一般安裝在罐內(nèi)的頂部。

　　(3)排污孔(管)。用于清掃油罐時排出淤泥油污等，平時可以通過放水管排泄罐底沉積水。

　　(4)放水管。 用于排除罐底的沉積水。

　　(5)罐頂結(jié)合管與罐壁接合管。 用于進(jìn)出儲存介質(zhì)之用。

　　(6)量油孔。 用于測量罐內(nèi)油品的液面、溫度及取樣。量油孔一般與測量液位的儀表相連。通常安裝在罐頂平臺附近。

　　(7)呼吸閥、安全閥。 呼吸閥的作用是調(diào)節(jié)罐內(nèi)油氣壓力，當(dāng)罐內(nèi)壓力過高時，通過呼吸閥將部分多余油氣排出，使罐內(nèi)壓力下降;當(dāng)罐內(nèi)壓力過低時，通過呼吸閥從罐外吸入空氣，使罐內(nèi)壓力升高，始終保持與大氣壓恒定的狀態(tài)。

　　安全閥的作用是當(dāng)油罐在操作過程中，由于呼吸閥失靈或其他原因影響正常工作時，可通過它調(diào)節(jié)罐內(nèi)壓力，從而防止由于罐內(nèi)正壓或負(fù)壓太高、罐壁應(yīng)力過大而造成油罐外形破壞或油罐被抽癟。

　　(8)防火器。 用來防止火星、空氣經(jīng)過安全閥或呼吸閥進(jìn)入罐內(nèi)引起意外，它安裝在呼吸閥或安全閥的下面。

　　(9)內(nèi)部關(guān)閉閥操縱裝置。 該裝置用來連接罐內(nèi)外自動關(guān)閉閥，完成進(jìn)油和出油。

　　(10)加熱器。 加熱器分局部加熱器和全面加熱器兩種。其作用是通過蒸汽對原油和重油加熱，以防止油品凝固。

　　(11)升降管。 通過回轉(zhuǎn)接頭與出油接合管相連接，用卷揚機帶動升降，可選擇抽取罐內(nèi)任何部位油品，一般只安裝在潤滑油或特種油品罐上。

　　(12)泡沫發(fā)生器。 當(dāng)罐內(nèi)油品發(fā)生意外起火燃燒時，利用泡沫發(fā)生器產(chǎn)生泡沫劑滅火。

　　(13)進(jìn)料孔。 用于進(jìn)料。

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