9、加熱及傳熱過程的安全分析-(239)

1、1,9、加熱及傳熱過程的安全分析,,2,9.1 化工生產(chǎn)中傳熱過程危險(xiǎn)性分析,化學(xué)工業(yè)與傳熱創(chuàng)造并維持化學(xué)反應(yīng)需要的溫度條件合成氨：470-520度氨氧化法制備硝酸：800度涉及到的兩個(gè)過程：吸熱與放熱創(chuàng)造并維持單元操作過程需要的條件蒸發(fā)、結(jié)晶、蒸餾、干燥等過程需要熱量的傳入或輸出熱能綜合與回收傳熱回收，綜合利用隔熱與限熱減小能量的損失，維持系統(tǒng)溫度，利于安全,3,,傳熱過程安全分析：加熱過程：明確規(guī)定和嚴(yán)格控制升

2、溫上限和升溫速度放熱過程：抑制反應(yīng)速度，加設(shè)冷卻裝置和緊急放料裝置加熱介質(zhì)與方法蒸汽或熱水載熱體加熱電加熱加熱過程危險(xiǎn)性分析蒸汽或熱水載熱體加熱電加熱,4,,,,9.2 工業(yè)傳熱過程機(jī)理與傳熱安全分析,9.2.1 傳熱過程機(jī)理分析,5,對(duì)流傳熱：,流動(dòng)的流體與外界的傳熱,靜止流體與外界的傳熱,,,,,,,強(qiáng)制對(duì)流,自然對(duì)流,,,,6,,化工生產(chǎn)中的熱交換,熱流體,冷流體,目的不同,加熱劑：水蒸汽、熱水、油,冷流體：冷水

3、、空氣、鹽水,7,分類,9.2.2 典型換熱過程安全分析,8,,間壁式換熱器,9,10,11,12,列管式換熱器,13,,,,,三個(gè)串聯(lián)傳熱環(huán)節(jié)： 熱流體側(cè)的對(duì)流傳熱 間壁的導(dǎo)熱 冷流體側(cè)的對(duì)流傳熱,,9.3 傳熱過程熱平衡分析,14,,15,,,------稱為總傳熱熱阻,Q的計(jì)算,16,,K的計(jì)算,（1）查經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)：P156表9-1（2）現(xiàn)場測定（3）公式計(jì)算,17,,考慮到實(shí)際傳熱時(shí)間壁兩側(cè)還有污

4、垢熱阻，則上式變?yōu)椋?18,9.4 工業(yè)加熱載體與冷卻劑,9.4.1 加熱劑與加熱方法(1)水蒸汽最常用的加熱劑，通常為飽和蒸汽優(yōu)點(diǎn)：潛熱大，消耗少給定壓力下，冷凝溫度恒定給熱系數(shù)大，可在低溫差下操作價(jià)廉，無毒無失火危險(xiǎn)缺點(diǎn)：溫度高時(shí)，壓力較大100 oC：0.1Mpa200 oC：1.56Mpa,19,,水蒸汽加熱方法：直接加熱：鼓泡器間接加熱：排除器與疏水閥的應(yīng)用,20,,(2)熱水一般用于100 oC以

5、下，需高溫時(shí)，高壓熱水優(yōu)點(diǎn)：得用二次熱源，節(jié)約能量缺點(diǎn)：給熱系數(shù)低不穩(wěn)定,21,,（３）高溫有機(jī)物：400 oC（４）無機(jī)熔鹽：550 oC（３）其他：液體金屬：300-800 oC煙道氣：1100 oC電：3000 oC,22,,9.4.2 冷卻劑和冷卻過程水：通常10-30 oC，地下水4-15 oC循環(huán)水的使用空氣：冷凍鹽水:制冷劑：氨、氟里昂,,,,,,,,,23,9.5 換熱器安全技術(shù),9.5.1

6、 按換熱器的用途分類加熱器預(yù)熱器過熱器蒸發(fā)器再沸器冷卻器冷凝器,24,,9.5.2 按換熱器傳熱面形狀和結(jié)構(gòu)分類管式換熱器板式換熱器特殊形式換熱器,25,,9.5.3 按換熱器所用材料分類金屬材料換熱器非金屬材料換熱器,26,9.5.4 換熱器結(jié)構(gòu)與性能特點(diǎn),列管式換熱器（管殼式換熱器）,構(gòu)造,27,,28,,,29,溫差在50℃以上時(shí)，要考慮溫度補(bǔ)償問題,30,溫度補(bǔ)償問題：,換熱器兩端管板和殼體是連為一體的。

7、其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、制造成本低，適用于殼體和管束溫差小、管外物料比較清潔、不易結(jié)垢的場合。當(dāng)殼體和管子之間的溫差較大(60~70℃ )且殼體承受壓力不太高時(shí)，可采用補(bǔ)償圈（又稱膨脹節(jié)）。,補(bǔ)償圈補(bǔ)償-----固定管板式換熱器,31,溫度補(bǔ)償問題：,浮頭補(bǔ)償------浮頭式換熱器U型管補(bǔ)償------U型管式換熱器,一端管板用法蘭與殼體連接固定，另一端在殼體中自由伸縮，整個(gè)管束可以由殼體中拆卸出來。適用于殼體與管束間溫差大

8、且需經(jīng)常進(jìn)行管內(nèi)外清洗的場合。,用于殼體與管子間溫差大的場合，但管內(nèi)清洗比較困難。,32,選用、設(shè)計(jì)原則,33,,,,,,,,,設(shè)計(jì)方法及步驟：,34,強(qiáng)化管式換熱器： 翅片管式------橫向傳熱面積大，傳熱效率高，總傳熱系數(shù)為光管的四至八倍。,其它類型的換熱器,35,36,板式換熱器,板式換熱器是由一組波紋金屬板組成,板上有孔,供傳熱的兩種流體通過.金屬板片安裝在一個(gè)側(cè)面有固定板和活動(dòng)壓緊板的框架內(nèi),并用夾緊螺栓夾緊

9、.板式換熱器作為一種新型、高效、節(jié)能的換熱設(shè)備已越來越在眾多領(lǐng)域廣泛應(yīng)用,并且有逐步取代其它類型之趨勢.,37,螺旋板換熱器：,▲傳熱效率高　　傳熱效率為列管式換熱器的1~3倍▲阻力小　　以較低的壓力損失，處理大容量蒸氣或氣體；有自清刷能力，因其介質(zhì)呈螺旋形流動(dòng)，污垢不易沉積；清洗容易，可用蒸氣或堿液沖洗，簡單易行，適合安裝清洗裝置；介質(zhì)走單通道，允許流速比其它換熱器高。,38,冷入,,,,,,,,冷出,熱入,,,,,,,,,