二、? 典型換熱過程安全分析

　　在工業(yè)生產(chǎn)中，要實(shí)現(xiàn)熱量交換的設(shè)備稱為熱量交換器，簡稱為換熱器。根據(jù)換熱器換熱的方法的不同，通常有如下幾種類型。

　　(一) 幾種典型換熱方式???

　　(1)間壁式換熱? 間壁式換熱是指在間壁式換熱器進(jìn)行的換熱，間壁式換熱器又稱表面式換熱器或間接式換熱器。在此類換熱器中，需要進(jìn)行熱量交換的兩流體被無數(shù)固體壁面分開，互不接觸，熱量由熱流體(放出熱量)通過壁面?zhèn)鹘o冷流體(吸收熱量)。該類換熱器的特點(diǎn)是兩流體進(jìn)行了換熱而不混合。生產(chǎn)中通常要求兩流體進(jìn)行換熱時(shí)不能有絲毫混合，因此，間壁式換熱器應(yīng)用最廣，形式多樣，各種管式和板式結(jié)構(gòu)的換熱器均屬此類。

　　(2)直接接觸式換熱? 直接接觸式換熱是指在直接接觸式換熱器進(jìn)行換熱，直接接觸式換熱器又稱為混合式換熱器。在此類換熱器中，兩流體直接接觸，相互混合進(jìn)行換熱。該類型換熱器結(jié)構(gòu)簡單，傳熱效率高，適用于兩流體允許混合的場合。常見的這類換熱器有涼水塔、洗滌塔、噴射冷凝器等。

　　(3)蓄熱式換熱? 蓄熱式換熱是指在蓄熱式換熱器進(jìn)行的換熱，蓄熱式換熱器又稱為回流式換熱器。這種換熱器是借助于熱容量較大的固體蓄熱體，將熱量由熱流體傳給冷流體。熱、冷流體交替進(jìn)入換熱器，熱流體將熱量儲(chǔ)存在蓄熱體中，然后由冷流體全取走，從而達(dá)到換熱的目的。此類換熱器結(jié)構(gòu)簡單，可耐高溫，常用于高溫氣體熱量的回收或冷卻。其缺點(diǎn)是設(shè)備龐大，效率低，且不能完全避免兩流體的混合，如石油化工中的蓄熱式裂解爐。

　　(二)? 典型換熱器安全設(shè)計(jì)分析

　　前已述及，根據(jù)換熱方法的不同，有3種類型的換熱器，其中以間壁式換熱器應(yīng)用最廣。為便于結(jié)合工程實(shí)際討論傳熱的基本原理及應(yīng)用，先簡單介紹兩種典型的間壁式換熱器。如圖9—1所示，套管換熱器是由兩個(gè)直徑不同的同心圓管套在一起而構(gòu)成的。一種流體在管內(nèi)流動(dòng)，另一種流體在環(huán)隙中流動(dòng)，通過同管壁面進(jìn)行熱量交換，因此內(nèi)管壁面面積即為傳熱面積。

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　　如圖9—2所示，為一固定管板式列管換熱器，主要由殼體、封頭、管束、管板等部件構(gòu)成。操作時(shí)一種流體由封頭上的接管3進(jìn)入器內(nèi)，經(jīng)封頭與管板間的空間(分配室)分配至各管內(nèi)，流過管束后，從另一端封頭上的接管4流出換熱器。另一種流體由殼體上的接管3流人，殼體內(nèi)裝有若干塊折流擋板7，流體在殼體內(nèi)沿折流擋板作折流流動(dòng)，從殼體上的接管4流出換熱器。兩流體在換熱器內(nèi)隔著管壁進(jìn)行換熱。通常將流經(jīng)管內(nèi)的流體稱為管程(管方)流體；將流經(jīng)管外的流體稱為殼程(殼方)流體。由于在圖9—2所示的換熱器內(nèi)，管程流體和殼程流體均只一次流過換熱器，沒有回頭，故稱為單管程列管換熱器。

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　　為改善換熱器的傳熱，工程上常采用多程換熱器，圖9—3為一雙管程單殼程列管換熱器，封頭內(nèi)隔板4將分配室一分為二，管程流體只能先通過一半管束，流到另一端分配室后再折回流過另一半管束，然后流出換熱器。由于流體在管束內(nèi)流經(jīng)兩次，故稱為雙管程列管換熱器。若流體在管束內(nèi)來回流過多次，則稱為多管程。一般除單管程外，管程數(shù)為偶數(shù)，有二、四、六、八程等。但隨著管程數(shù)的增加，流動(dòng)阻力迅速增大，因此管程數(shù)不宜過多，一般為二、四管程。在殼體內(nèi)，也可在與管束軸線平行方向設(shè)置縱向隔板使殼程分為多程，但是由于制造、安裝及維修上的困難，工程上較少使用，通常采用折流擋板，以改善殼程傳熱。
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