换热器化学清洗规程
一、我公司采用的化学清洗配方
二、我公司药剂配比
三、操作规程
⑴清洗前的准备工作：
①按清洗液配比配制清洗药剂：在药剂配液槽中依次加入按“二”表中比例计量的氨基磺酸、LAN-826和软化水。打开配液槽底部出料阀门，开启药剂泵，打开药剂泵回流阀门，回流5分钟，关闭药剂泵回流阀门，停运药剂泵，药剂配制完成备用，同时用精密试纸测得药剂PH 值。
②连接药剂泵与待清洗设备：用带短节的钢丝临时软管将待清洗设备的水程与药剂泵、配液槽相连接，使其形成一个畅通循环系统。
特别注意：连接待清洗设备时必须采用低进高出的连接方式，保证药剂能够充满整个待清洗设备的水程，否则会导致待清洗设备有清洗不到的部位的可能。
⑵清洗工作：
①打开药剂泵入口阀门和回流阀门，开启药剂泵，打开药剂泵出口阀门，缓慢关小回流阀门，直至药剂循环液满管为止，这时停止关小回流阀门。
②保持以上循环6至8小时。循环4小时后每隔半小时用精密试纸测药剂PH值一次，与药剂配制完成测得的PH值绝对差值大于1时，要适当补充氨基磺酸，补充氨基磺酸的量达到药剂配制完成首次测得的PH 值相同即可（补充氨基磺酸的量不允许超过首次配制时25%的用量）。循环6小时以后，每隔半小时用精密试纸测药剂PH值一次，直至与上一次测得PH值绝对差值小于0.5，视为达到清洗终点，停止药剂循环清洗工作，使设备及管道内的药剂返回配液槽。
特别注意：整个清洗循环时间不允许超过10个小时，即使上述PH 值绝对差值未达到小于0.5。
③水冲洗工作：使用装置内的新鲜软化水立即进行不低于1分钟的软化水冲洗。做好冲洗水的收集，可循环套用，直至PH值变化绝对差值大于0.5或冲洗水发浑浊。
特别注意：水冲洗结束不能立即投入运行的设备要用0.2%左右的氢氧化钠溶液进行中和。中和液要进行收集，可循环套用。
④打压试漏工作：连接好水程原有管路，将设备进水阀门打开，出
水阀门关闭，利用供水系统的压力进行设备的试漏工作，试漏时间不低于10分钟。试漏合格即完成设备清洗及试压所有工作，即可恢复投入运行。试漏不合格要进行修复后方可投入运行。
⑤药剂处理：在完成上述一个完整循环后，即可进行下一台设备的清洗工作。药剂发浑浊和连续使用两次的药剂均视为失效药剂，失效药剂车间中和至PH值为7送至环保车间进行处理。
特别要求：要按附表做好换热器清洗记录，清洗记录做为清洗工作的主要评价依据。
换热器设备清洗记录
设备位号：
目录 一、设计任务 (2) 二、概述与设计方案简介 (3) 2.1 概述 (3) 2.2设计方案简介 (4) 2.2.1 换热器类型的选择 (4) 2.2.2流径的选择 (6) 2.2.3流速的选择 (6) 2.2.4材质的选择 (6) 2.2.5管程结构 (6) 2.2.6 换热器流体相对流动形式 (7) 三、工艺及设备设计计算 (7) 3.1确定设计方案 (7) 3.2确定物性数据 (8) 3.3计算总传热系数 (8) 3.4计算换热面积 (9) 3.5工艺尺寸计算 (9) 3.6换热器核算 (11) 3.6.1传热面积校核 (11) 3.6.2．换热器压降的核算 (12) 四、辅助设备的计算及选型 (13) 4.1拉杆规格 (13)
4.2接管 (13) 五、换热器结果总汇表 (14) 六、设计评述 (15) 七、参考资料 (15) 八、主要符号说明 (15) 九、致 (16) 一、设计任务
二、概述与设计方案简介 2.1 概述 在工业生产中用于实现物料间热量传递的设备称为换热设备，即换热器。换热器是化工、动力、食品及其他许多部门中广泛采用的一种通用设备。 换热器的种类很多，根据其热量传递的方法的不同，可以分为3种形式，即间壁式、直接接触式、蓄热式。 间壁式换热器又称表面式换热器或间接式换热器。在这类换热器中，冷、热流体被固体壁面隔开，互不接触，热量从热流体穿过壁面传给冷流体。该类换热器适用于冷、热流体不允许直接接触的场合。间壁式换热器的应用广泛，形式繁多。将在后面做重点介绍。 直接接触式换热器又称混合式换热器。在此类换热器中，冷、热流体相互接触，相互
课程设计设计题目：列管式换热器 专业班级：应化1301班 姓名：王伟 学号： U201310289 指导老师：王华军 时间： 2016年8月
目录 1.课程设计任务书 (5) 1.1 设计题目 (5) 1.2 设计任务及操作条件 (5) 1.3 技术参数 (5) 2.设计方案简介 (5) 3.课程设计说明书 (6) 3．1确定设计方案 (6) 3.1.1确定自来水进出口温度 (6) 3.1.2确定换热器类型 (6) 3.1.3流程安排 (7) 3.2确定物性数据 (7) 3．3计算传热系数 (8) 3.3.1热流量 (8) 3.3.2 平均传热温度差 (8) 3.3.3 传热面积 (8) 3.3.4 冷却水用量 (8) 4.工艺结构尺寸 (9) 4.1 管径和管内流速 (9) 4.2 管程数和传热管数 (9)
4.3 传热管排列和分程方法 (9) 4.4 壳体内径 (10) 4.5 折流板 (10) 4.6 接管 (11) 4.6.1 壳程流体进出管时接管 (11) 4.6.2 管程流体进出管时接管 (11) 4.7 壁厚的确定和封头 (12) 4.7.1 壁厚 (12) 4.7.2 椭圆形封头 (12) 4.8 管板 (12) 4.8.1 管板的结构尺寸 (13) 4.8.2 管板尺寸 (13) 5.换热器核算 (13) 5.1热流量衡算 (13) 5.1.1壳程表面传热系数 (13) 5.1.2 管程对流传热系数 (14) 5.1.3 传热系数K (15) 5.1.4 传热面积裕度 (16) 5.2 壁温衡算 (16) 5.3 流动阻力衡算 (17) 5.3.1 管程流动阻力衡算 (17) 5.3.2 壳程流动阻力衡算 (17)
精心整理 换热器 化学清洗方案 *************公司 *****年*月**日 换热器化学清洗处理方案 1、编制依据 本方案根据换热器进行化学清洗、预膜处理的相关技术数据和技术要求编制成，同时还参照了下列技术文件： (1)DL/T957-2005《火电厂凝汽器化学清洗、预膜导则》 (2)SD135-86《锅炉化学清洗导则》 (3)HG/T2387-92《工业设备化学清洗质量标准》 (4)《内蒙古华能集团兴安热电换热器、凝汽器化学清洗处理方案》 2、结垢原因及危害 (1)、正常的结垢原因及危害 换热器循环冷却水中含有大量的盐类物质、腐蚀产物和各种微生物，由于未对其进行水处理，换热器运行一段时间后水侧会结有大量的钙镁碳酸盐垢及藻类、微生物淤泥、粘泥等，这些污垢牢固附着于铜管内表面，导致传热恶化、循环压力上升、机组真空度降低，影响机组的运行效率，造成较大的经济损失。 (2)、清洗后换热效率降低的原因及危害 一般来讲，按照正常的清洗工艺和选择合适的清洗药剂清洗后的换热器系统，换热效果在1-2年内是不会出现换热效率下降的，但是如果不按照正常的工艺来清洗，还有就是如果选择的药剂不正确，就会导致整个系统清洗不干净，甚至会出现严重腐蚀设备管
精心整理 线的事情。正常的清洗工艺是：试压→水冲洗→黏泥剥离→水冲洗→酸洗除垢→水冲洗→钝化预膜→水质处理 选择的清洗剂必须是根据水垢的成份的情况而定，结垢的成份和原因不同，所选用的清洗剂也不同，否则会发生清洗不干净或者清洗过腐蚀的情况。 3、清洗原理 钙镁碳酸盐水垢易溶于强酸，反应放出二氧化碳气体，生成易溶于水的物质而达到清洗除垢的目的，其溶解反应方程式为： CaCO3+2H+=Ca2++H2O+CO2 Mg(OH)2+2H+=Mg2++2H2O 在清洗过程中，H+会对金属机体产生腐蚀，并出现氢脆现象，因此清洗剂中要加入相应的缓蚀剂；溶解产生的Fe3+、Cu2+等氧化性离子会造成金属机体的点蚀、镀铜等现象，因此清洗液中还需加入掩蔽剂。 4、化学清洗前的准备工作 4.1断开与换热器无关的其它系统。 4.2开启换热器水侧高点放空阀和蒸汽侧低点导淋阀，以保证清洗过程中反应产生的大量气体能够及时排放和清洗液的充满度；同时通过导淋阀监测清洗过程中换热器铜管的泄漏情况。 4.3为了监测系统的清洗效果及清洗过程中设备的腐蚀情况，在清洗施工前，将相当于设备材质的标准腐蚀试片、监测管段分别悬挂于清洗槽中。 5、换热器化学清洗、预膜处理 化学清洗流程: 试压→水冲洗→黏泥剥离→水冲洗→酸洗除垢→水冲洗→钝化预膜→水质处理 5.1试压 试压的目的是为了在模拟状态下对清洗系统的泄漏情况进行检查。 5.2水冲洗 水冲洗的目的是清除设备内松散的污物，当出口处冲洗水目测无大颗粒杂质存在时，水冲洗结束。 5.3酸洗除垢 水冲洗结束后，在清洗槽内循环添加“**牌换热器清洗剂”，控制清洗主剂浓度在3～
第一章列管式换热器的设计 1.1概述 列管式换热器是一种较早发展起来的型式，设计资料和数据比较完善，目前在许多国家中已有系列化标准。列管式换热器在换热效率，紧凑性和金属消耗量等方面不及其他新型换热器，但是它具有结构牢固，适应性大，材料范围广泛等独特优点，因而在各种换热器的竞争发展中得以继续应用下去。目前仍是化工、石油和石油化工中换热器的主要类型，在高温高压和大型换热器中，仍占绝对优势。例如在炼油厂中作为加热或冷却用的换热器、蒸馏操作中蒸馏釜（或再沸器）和冷凝器、化工厂中蒸发设备的加热室等，大都采用列管式换热器[3]。 1.2列管换热器型式的选择 列管式换热器种类很多，目前广泛使用的按其温度差补偿结构来分，主要有以下几种：（1）固定管板式换热器：这类换热器的结构比较简单、紧凑，造价便宜，但管外不能机械清洗。此种换热器管束连接在管板上，管板分别焊在外壳两端，并在其上连接有顶盖，顶盖和壳体装有流体进出口接管。通常在管外装置一系列垂直于管束的挡板。同时管子和管板与外壳的连接都是刚性的，而管内管外是两种不同温度的流体。因此，当管壁与壳壁温度相差较大时，由于两者的热膨胀不同，产生了很大的温差应力，以致管子扭弯或使管子从管板上松脱，甚至毁坏整个换热器。 为了克服温差应力必须有温度补偿装置，一般在管壁与壳壁温度相差50℃以上时，为安全起见，换热器应有温差补偿装置。 （2）浮头换热器：换热器的一块管板用法兰与外壳相连接，另一块管板不与外壳连接，以便管子受热或冷却时可以自由伸缩，但在这块管板上来连接有一个顶盖，称之为“浮头”，所以这种换热器叫做浮头式换热器。这种型式的优点为：管束可以拉出，以便清洗；管束的膨胀不受壳体的约束，因而当两种换热介质的温差大时，不会因管束与壳体的热膨胀量的不同而产生温差应力。其缺点为结构复杂，造价高。 （3）填料函式换热器：这类换热器管束一端可以自由膨胀，结构与比浮头式简单，造价也比浮头式低。但壳程内介质有外漏的可能，壳程终不应处理易挥发、易爆、易燃和有毒的介质。 （4）U型管换热器：这类换热器只有一个管板，管程至少为两程管束可以抽出清洗，
第2章工艺计算 2.1设计原始数据 表2—1 2.2管壳式换热器传热设计基本步骤 （1）了解换热流体的物理化学性质和腐蚀性能 （2）由热平衡计算的传热量的大小，并确定第二种换热流体的用量。 （3）确定流体进入的空间 （4）计算流体的定性温度，确定流体的物性数据 （5）计算有效平均温度差，一般先按逆流计算，然后再校核 （6）选取管径和管内流速 （7）计算传热系数，包括管程和壳程的对流传热系数，由于壳程对流传热系数与壳径、管束等结构有关，因此，一般先假定一个壳程传热系数，以计算K，然后再校核 （8）初估传热面积，考虑安全因素和初估性质，常采用实际传热面积为计算传热面积值的1.15~1.25倍 l （9）选取管长 （10）计算管数 N T （11）校核管内流速，确定管程数 （12）画出排管图，确定壳径 D和壳程挡板形式及数量等 i （13）校核壳程对流传热系数 （14）校核平均温度差 （15）校核传热面积 （16）计算流体流动阻力。若阻力超过允许值，则需调整设计。 2.3 确定物性数据 2.3.1定性温度 由《饱和水蒸气表》可知，蒸汽和水在p=7.22MPa、t>295℃情况下为蒸汽，所以在不考虑开工温度、压力不稳定的情况下，壳程物料应为蒸汽，故壳程不存在相变。
对于壳程不存在相变，其定性温度可取流体进出口温度的平均值。其壳程混合气体的平均温度为： t=420295 357.5 2 + =℃（2-1） 管程流体的定性温度： T=310330 320 2 + =℃ 根据定性温度，分别查取壳程和管程流体的有关物性数据。 2.3.2 物性参数 管程水在320℃下的有关物性数据如下：【参考物性数据无机表1.10.1】 表2—2 壳程蒸气在357.5下的物性数据[1]：【锅炉手册饱和水蒸气表】 表2—3 2.4估算传热面积 2.4.1热流量
换热器 化学清洗方案 *************公司 *****年*月**日
换热器化学清洗处理方案 1、编制依据 本方案根据换热器进行化学清洗、预膜处理的相关技术数据和技术要求编制成，同时还参照了下列技术文件： (1) DL/T957-2005 《火电厂凝汽器化学清洗、预膜导则》 (2) SD135-86 《锅炉化学清洗导则》 (3) HG/T2387-92 《工业设备化学清洗质量标准》 (4)《内蒙古华能集团兴安热电换热器、凝汽器化学清洗处理方案》 2、结垢原因及危害 (1)、正常的结垢原因及危害 换热器循环冷却水中含有大量的盐类物质、腐蚀产物和各种微生物，由于未对其进行水处理，换热器运行一段时间后水侧会结有大量的钙镁碳酸盐垢及藻类、微生物淤泥、粘泥等，这些污垢牢固附着于铜管内表面，导致传热恶化、循环压力上升、机组真空度降低，影响机组的运行效率，造成较大的经济损失。 (2)、清洗后换热效率降低的原因及危害 一般来讲，按照正常的清洗工艺和选择合适的清洗药剂清洗后的换热器系统，换热效果在1-2年内是不会出现换热效率下降的，但是如果不按照正常的工艺来清洗，还有就是如果选择的药剂不正确，就会导致整个系统清洗不干净，甚至会出现 选择的清洗剂必须是根据水垢的成份的情况而定，结垢的成份和原因不同，所选用的清洗剂也不同，否则会发生清洗不干净或者清洗过腐蚀的情况。 3、清洗原理 钙镁碳酸盐水垢易溶于强酸，反应放出二氧化碳气体，生成易溶于水的物质而达到清洗除垢的目的，其溶解反应方程式为：
CaCO3+2H+=Ca2++H2O+CO2 Mg(OH)2+2H+=Mg2++2H2O 在清洗过程中，H+ 会对金属机体产生腐蚀，并出现氢脆现象，因此清洗剂中要加入相应的缓蚀剂；溶解产生的Fe3+、Cu2+等氧化性离子会造成金属机体的点蚀、镀铜等现象，因此清洗液中还需加入掩蔽剂。 4、化学清洗前的准备工作 4.1 断开与换热器无关的其它系统。 4.2 开启换热器水侧高点放空阀和蒸汽侧低点导淋阀，以保证清洗过程中反应产生的大量气体能够及时排放和清洗液的充满度；同时通过导淋阀监测清洗过程中换热器铜管的泄漏情况。 4.3 为了监测系统的清洗效果及清洗过程中设备的腐蚀情况，在清洗施工前，将相当于设备材质的标准腐蚀试片、监测管段分别悬挂于清洗槽中。 5、换热器化学清洗、预膜处理 化学清洗流程: 5.1 试压 试压的目的是为了在模拟状态下对清洗系统的泄漏情况进行检查。 5.2 水冲洗 水冲洗的目的是清除设备内松散的污物，当出口处冲洗水目测无大颗粒杂质存在时，水冲洗结束。 5.3 酸洗除垢 水冲洗结束后，在清洗槽内循环添加“**牌换热器清洗剂”，控制清洗主剂浓度在3～10%、于系统内进行循环清洗去污，清洗时间8 ～12小时,定时取样分析清洗主剂的浓度，当其浓度在2 小时内趋于稳定值且清洗系统内没有气体放出时，结束酸洗过程。
摘要： 列管式换热器属于间壁式换热器，冷热流体通过换热管壁进行热量的交换。参照任务书的任务量,需设计年冷却15000吨乙醇的列管式换热器，设计时先确定流体流程，壳程走乙醇，其进、出口温度都为80℃，相变放出潜热，井水走管程冷却乙醇，进口温度为32℃，出口温度为40℃。再进行热量衡算、传热系数校核，初选冷凝器的型号，然后通过进行设备强度校核等一系列的计算和选型，最终确定的设计方案为固定管板式换热器，所选用型号为BEM400-2.5-30-9/25-2 Ⅰ，换热器壳径为400mm，总换热面积为27.79m2,管程为2，管子总根数为60，管长6000 mm,管束为正三角排列，两端封头选取标准椭圆封头。 关键词：列管式换热器，乙醇，水，温度，固定管板式。 Abstract: The tube type heat exchanger is a dividing wall type heat exchanger, fluids with different temperatures exchange heat by means of tube wall’s heat transfer.According to the assignment, A tube type heat exchanger which has a process capacity of .?4 1510t/a is needed. The ethanol flow in the shell,the temperature in the entrance and exits is 80℃.The water which cool the ethanol flow in tubes, the inlet and outlet temperatures are 32℃and 40℃.Then by taking series calculating to confirm the module of the heat exchanger . After the design of intensity designing and a series calculating and choosing , the last result of our design is the fasten-board heat exchanger. The style of the heat exchange is 9 BEM400 2.530 2 25 Ⅰ ----, and the diameter of the receiver is 400mm ,The area of the heat exchange is 27.79 m2, The heat-exchanger in cludes two tube passes,one shell passes and 60 tubes.And the length of tubes is 6000mm . Tubes are ranked of the shape of triangle ，the envelops are oval-shaped.
1 介质不同，传热系数各不相同我们公司的经验是：1、汽水换热：过热部分为800~1000W/m2.℃饱和部分是按照公式K=2093+786V(V是管内流速）含污垢系数0.0003。水水换热为：K=767(1+V1+V2)(V1是管内流速，V2水壳程流速）含污垢系数0.0003 实际运行还少有保守。有余量约10% 冷流体热流体总传热系数K，W/(m2.℃) 水水850～1700 水气体17～280 水有机溶剂280～850 水轻油340～910 水重油60～280 有机溶剂有机溶剂115～340 水水蒸气冷凝1420～4250 气体水蒸气冷凝30～300 水低沸点烃类冷凝455～1140 水沸腾水蒸气冷凝2000～4250 轻油沸腾水蒸气冷凝455～1020 不同的流速、粘度和成垢物质会有不同的传热系数。K值通常在 2 800~2200W/m2·℃范围内。列管换热器的传热系数不宜选太高，一般在800-1000 W/m2·℃。螺旋板式换热器的总传热系数（水—水）通常在1000~2000W/m2·℃范围内。板式换热器的总传热系数（水（汽）—水）通常在3000~5000W/m2·℃范围内。1．流体流径的选择哪一种流体流经换热器的管程，哪一种流体流经壳程，下列各点可供选择时参考(以固定管板式换热器为例) (1) 不洁净和易结垢的流体宜走管内，以便于清洗管子。 (2) 腐蚀性的流体宜走管内，以免壳体和管子同时受腐蚀，而且管子也便于清洗和检修。 (3) 压强高的流体宜走管内，以免壳体受压。(4) 饱和蒸气宜走管间，以便于及时排除冷凝液，且蒸气较洁净，冷凝传热系数与流速关系不大。(5) 被冷却的流体宜走管间，可利用外壳向外的散热作用，以增强冷却效果。(6) 需要提高流速以增大其对流传热系数的流体宜走管内，因管程流通面积常小于壳程，且可采用多管程以增大流速。(7) 粘度大的液体或流量较小的流体，宜走管间，因流体在有折流挡板的壳程流动时，由于流速和流向的不断改变，在低Re(Re>100) 下即可达到湍流，以提高对流传热系数。在选择流体流径时，上述各点常不能同时兼顾，应视具体情况抓住主要矛盾，例如首先考虑流体的压强、防腐蚀及清洗等要求，然后再校核对流传热系数和压强降，以便作出较恰当的选择。 2. 流体流速的选择增加流体在换热器中的流速，将加大对流传热系数，减少污垢在管子表面上沉积的可能性，即降低了污垢热阻，使总传热系数增大，从而可减小换热器的传热面积。但是流速增加，又使流体阻力增大，动力消耗就增多。所以适宜的流速要通过经济衡算才能定出。此外，在选择流速时，还需考虑结构上的要求。例如，选择高的流速，使管子的数目减少，对一定的传热面积，不得不采用较长的管子或增加程数。管子太长不易清洗，且一般管长都有一定的标准；单程变为多程使平均温度差下降。这些也是选择流速时应予考虑的问题。 3. 流体两端温度的确定若换热器中冷、热流体的温度都由工艺条件所规定，就不存在确定流体两端温度的问题。若其中一个流体仅已知进口温度，则出口温度应由设计者来确定。例如用冷水冷却某热流体，冷水的进口温度可以根据当地的气温条件作出估计，而换热器出口的冷水温度，便需要根据经济
板式换热器的清洗与维护 Final revision by standardization team on December 10, 2020.
板式换热器的清洗与维护 板式换热器具有结构紧凑、质量轻、占地面积少，在单位容积中容纳的换热面积大，其传热系数比一般钢制管壳式换热器高35倍，容易改变换件下清洗频率也不低，清洗方法主要有整体化学清洗及拆卸清洗。在生产过程中，中海石油化学股份有限公司脱碳系统贫液冷却器的化学清洗收到了很好的效果，以此为例讨论板式换热器的化热面积。板式换热器需要定期清洗，个别工艺条学清洗及维护。 表1板式换热器常见故障 2板式换热器的清洗 以板式换热器作水冷却器为例，清洗流程如图1所示，虚线为临时接管(101．6mm)。循环冷却水被隔离，化学清洗液从S4进入从s2流出。清洗程序分为试漏、冲洗、化学清洗、漂洗等步骤。清洗前对板式换热器进行试漏，检查有无内漏(介质由高压侧向低压侧渗漏)：将板式换热器两侧介质排尽，对需要清洗的一侧充氮气至操作压力后保压，另一
侧留一打开的导淋或排气孔。若压力不降，说明其密封性能很好。或检查板式换热器的各个有可能产生泄漏的地方，如果查明有内漏，则板式换热器板片需要修复或更换。 按照图l所示，对板式换热器进行热水(50℃左右)冲洗，控制清洗泵的出口压力及流量在板式换热器允许的条件下运行，尽可能冲洗出附着在板片上的垢，直到板式换热器出口的水无明显浑浊为止。用热水冲洗既有利于降低化学药剂的用量，也可缩短化学清洗的时间。 1)酸洗液配方。硝酸用量3％一5％，LXg-001用量0．1％，温度为常温。 2)酸洗工艺条件及操作。在酸槽内加入循环冷却水和LX9-O01缓蚀剂进行溶解。启动泵打循环，20rain后分次加入硝酸配成约3％～5％酸洗液。同时在酸槽中挂人不锈钢挂片3块，以测定腐蚀速率。酸洗时间以2—3h为佳，一般不超过3h。终点的判断，若以碳酸钙为主的水垢，可视泡沫消失，槽中液面下降，浊度不再上升，酸液浓度稳定情况确定清洗终点。清洗结束时应及时取出挂片观察腐蚀情况并计算平均腐蚀速率。表2是冷却器清洗结束时的分析数据。 酸洗结束后，将系统残留酸液排至临时贮槽进行中和排放。向槽内加人大量清水进行循环清洗，边排边补水至pH值趋于中性后，停止补水及排放，酸洗完毕用氮气或压缩空气吹干设备。漂洗是进一步将板式换热器中的残留酸液置换出来。根据清洗流程图所示，漂洗采用一次通过的方法比循环方法的效率及效果要好。
第一部分列管式换热器选型设计计算 一．列管式换热器设计过程中的常见问题 换热器设计的优劣最终要以是否适用、经济、安全、负荷弹性大、操作可靠、检修清洗方便等为考察原则。当这些原则相互矛盾时，应在首先满足基本要求的情况下再考虑一般原则。 1．流体流动空间的选择原则 （1）不洁净和易结垢的流体宜走管内，因为管内清洗比较方便。 （2）腐蚀性的流体宜走管内，以免壳体和管子同时受腐蚀，而且管子也便于清洗和检修。（3）压强高的流体宜走管内，以免壳体受压，可节省壳体金属消耗量。 （4）饱和蒸气宜走管间，以便于及时排出冷凝液，且蒸气较洁净，它对清洗无要求。（5）有毒流体宜走管内，使泄漏机会较少。 （6）被冷却的流体宜走管间，可利用外壳向外的散热作用，以增强冷却效果。 （7）粘度大的液体或流量较小的流体，宜走管间，因流体在有折流挡板的壳程流动时，由于流速和流向的不断改变，在低Re（Re>100）下即可达到湍流，可以提高对流传热系数。 （8）对于刚性结构的换热器，若两流体的温度差较大，对流传热系数较大者宜走管间，因壁面温度与α大的流体温度相近，可以减少热应力。 在选择流体流径时，上述各点常不能同时兼顾，应视具体情况抓住主要矛盾。2．流体流速的选择 根据管内湍流时对流传热系数αi∝u0.8，流速增大，则αi增大，同时污垢热阻R si 减小，利于传热，从而可减少传热面积，节约设备费用；但同时又使压降增大，加大了动力消耗，提高了操作费用。可见应全面分析权衡比较适宜的流速。 （1）所选流速要尽量使流体湍流，有利传热。 （2）所选流速应使管长或程数恰当。管子过长，不便于清洗管内污垢；而管子过短，管程数增加，使结构复杂化，传热温差减少，均会降低传热效果。 （3）粘度大的流体，流速应小些，可按滞流处理。 （4）高密度流体（液体），阻力消耗与传热速率相比一般较小，可适当提高流速。 在我们教材及换热器设计手册中均给了出一些经验数据，以供参考。 3．管子规格及排列情况 （1）管径选择：国内换热器系列标准件中管子规格为Φ25×2.5mm、Φ19×2mm，在再沸器中可采用Φ38×3mm。 （2）管长：以清洗方便和合理使用管材为原则，系列标准件中采用1.5m，2m，3 m和6m四种。 （3）管子排列方法 管子在管板上的排列方法有三种：正三角形，正方形直列和正方形错列（见化工原理下册，天大版，P256，图4-25）。 正三角形排列使用最普遍，在同一管板面积上可以排列较多传热管，管外流体搅动较大，对流传热系数较高，但相应阻力也较大，管间不易清洗；正方形直列便于清洗管外表面，但传热系数较小；正方形错列介于上述两者之间，对流传热系数高于正方形直列。 （4）管中心距t 管子与管板采用胀管法连接t=(1.3-1.5)d o，管子与管板采用焊管法连接t=1.25d o，相邻两管外壁间距不应小于6mm。 4．折流挡板 前面已述常用的有圆缺形和盘环形挡板（见化工原理下册，天大版，P257，图4-27），而又以缺口面积为壳体内截面积25%的圆缺形折板用的最广泛。 折流挡板间距h：h=0.2~1D（壳内径），系列标准件中采用的板间距为：固定管板式有150、300、600mm三种，浮头式有150、200、300、480和600mm五种。 5．流体流动阻力
换热器设计指南 1总贝!I i.i目的 为规范本公司工艺设计人员设计管壳式换热器及校核管壳式换热器而编制。 1. 2范围 1.2.1本规定规定了管壳式换热器的选型、设计、校核及材料选择。 1.2.2本规定适用于本公司所有的管壳式换热器。 1.3规范性引用文件 下列文件中的条款通过本规定的引用而成为本规定的条款，凡注日期的应用文件，其随后所有的修改单或修改版均不适用本规定。凡不注日期或修改号 (版次)的引用文件，其最新版本适用于本规定。 GB150-1999钢制压力容器 GB151-1999管壳式换热器 HTRI设计手册 Shell & tube heat exchangers ------- JGC 石油化工设计手册第3卷——化学工业出版社(2002) 换热器设计手册——中国石化出版社(2004) 换热器设计手册——化学工业出版社(2002) Shell and Tube Heat Exchangers Technical Specification ---------- SHESLL (2004) SHELL AND TUBE HEAT EXCHANGERS——BP (1997) Shell and Tube Exchanger Design and Selection -------- HEVRON COP. (1989)
HEAT EXCHANGERS——FLUOR DANIEL (1994) Shell and Tube Heat Exchangers ------- TOTAL (2002) 管壳式换热器工程规定——SEI (2005) 2设计基础 2. 1传热过程名词定义 2.1.1无相变过程 加热：用工艺流体或其他热流体加热另一工艺流体的过程。 冷却：用工艺流体、冷却水或空气等冷剂冷却另一工艺流体的过程。 换热：用工艺流体加热或冷却另外一股工艺流体的过程。 2.1.2沸腾过程 在传热过程中存在着相的变化一液体加热沸腾后一部分变为汽相。此时除显热传递外，还有潜热的传递。 池沸过程：用工艺流体、水蒸汽或其他热流体加热汽化大容积设备中的工艺流体过程。 流动沸腾：用工艺流体、水蒸汽或其他热流体加热汽化狭窄流道中的工艺流体过程。 2.1.3冷凝过程 部分或全部流体被冷凝为液相，热流体的显热和潜热被冷流体带走，这一相变过程叫冷凝过程。 纯蒸汽或混合蒸汽冷凝：用工艺流体、冷却水或空气，全部或部分冷凝另一工艺流体。 有不凝气的冷凝：用工艺流体、冷却水或空气，部分冷凝工艺流体和同时冷却不凝性气体。 2.2换热器的术语及分类 2.2.1术语及定义 换热器装置：为某个可能包括可替换操作条件的特定作业的一个或多个换热器； 位号：设计人员对某一换热器单元的识别号； 有效表面：进行热交换的管子外表面积； 管程：介质流经换热管内的通道及与其相贯通部分； 壳程：介质流经换热管外的通道及与其相贯通部分；
2.4 列管换热器设计示例 某生产过程中，需将6000 kg/h的油从140℃冷却至40℃，压力为0.3MPa；冷却介质采用循环水，循环冷却水的压力为0.4MPa，循环水入口温度30℃，出口温度为40℃。试设计一台列管式换热器，完成该生产任务。 1．确定设计方案 （1）选择换热器的类型 两流体温度变化情况：热流体进口温度140℃，出口温度40℃冷流体(循环水)进口温度30℃，出口温度40℃。该换热器用循环冷却水冷却，冬季操作时进口温度会降低，考虑到这一因素，估计该换热器的管壁温和壳体壁温之差较大，因此初步确定选用带膨胀节的固定管板式式换热器。 （2）流动空间及流速的确定 由于循环冷却水较易结垢，为便于水垢清洗，应使循环水走管程，油品走壳程。选用ф25×2.5的碳钢管，管内流速取u i=0.5m/ｓ。 2．确定物性数据 定性温度：可取流体进口温度的平均值。 壳程油的定性温度为(℃) 管程流体的定性温度为(℃) 根据定性温度，分别查取壳程和管程流体的有关物性数据。 油在90℃下的有关物性数据如下： 密度ρo=825 kg/m3 定压比热容c po=2.22 kJ/(kg·℃) 导热系数λo=0.140 W/(m·℃) 粘度μo=0.000715 Pa·s 循环冷却水在35℃下的物性数据： 密度ρi=994 kg/m3 定压比热容c pi=4.08 kJ/(kg·℃) 导热系数λi=0.626 W/(m·℃) 粘度μi=0.000725 Pa·s 3．计算总传热系数 （1）热流量 Q o=W o c poΔt o=6000×2.22×(140-40)=1.32×106kJ/h=366.7(kW) （2）平均传热温差 (℃) （3）冷却水用量 (kg/h)
中文版列管式冷却器说明 书 Prepared on 24 November 2020
冷却器 产品使用说明书 中国广东 郁南县中兴换热器有限公司 一﹑概述 郁南县中兴换热器有限公司是广东中兴液力传动有限公司下属生产热交换器的专业厂家，主要产品有GLC﹑GLL﹑LQ型系列列管式冷却器，BR型系列板式冷却器, FL型﹑KL型、YOFL型（液力偶合器专用）系列空气（风）冷却器及各种热交换器，换热面积从～800m2。产品广泛使用在电力﹑冶金﹑矿山﹑机械﹑船舶﹑化工﹑空调、食品以及液压润滑行业，将工作介质换热（冷却）到规定的温度。 列管式冷却器由进出端盖﹑壳体﹑管束﹑后端盖、密封件及紧固件等组成，冷却介质（水）一般从换热管内通过，被冷却介质（油）从换热管外壳体内通过，冷热介质通过换热管传热，使被冷却介质温度下降。 列管式冷却器一般采用优质铜管﹑不锈钢管﹑钛管等作为换热管，管程可采用单回程、二回程或多回程，管程数增加使冷却介质流通时间加长，提高换热效果,换热管束上一般采用弓形折流板，使被冷却介质（油）在壳程内的流道为S形，达到被冷却介质（油）与换热管充分接触目的。 空气冷却器由进出端盖、本体、后端盖、风机、密封件、紧固件等组成，换热管采用单金属或双金属高效复合管。空气冷却器采用空气（风）作为冷却介质，具有工作稳定、无介质混合、运行费用低、节能环保、维护方便的优点。 二﹑型号及参数
三﹑使用说明 1﹑首先检查冷却器型号与规定要求是否相符，资料附件是否齐全（见装箱单），检查冷却器外观是否破损，紧固螺栓是否松动，冷却器出厂时已进行压力试验和清洗，一般不允许拆动紧固螺栓，确需拆卸清洗的，清洗完后必须进行压力试验，无泄漏、无异常方可使用。 2﹑冷却器安装前须确认进入冷却器的介质压力不大于冷却器铭牌标示设计压力。冷却器一般安装在系统回路或系统中压力相对较低处，必要时设置压力保护装置。列管式冷却器介质为油水时，油侧压力一般应大于水侧压力。试车前应在系统中设计傍路防止过高压力冲坏冷却器。连接冷却器的管道和系统须清洗干净，进入冷却器的介质须进行过滤，严防杂质堵塞和污染冷却器，以免影响冷却器效果。 空气冷却器安装应考虑进出风顺畅，在1米内无阻挡物。安装在室外时，应设置遮盖，防曝晒、防雨淋，以提高换热效率和使用寿命。 3﹑安装时须检查冷却器介质进出口无堵塞，将冷却器与介质管道连接紧密无泄漏。 4﹑冷却器工作时，先打开冷却器出口阀门，缓慢打开冷介质（水）进入阀，再缓慢打开热介质（油）进入阀，调整介质进入流量，以达到最佳效果。注意在打开冷却水进口阀门时不要过快，否则使换热管表面产生导热性很差的“过冷层”影响换热效果。 5﹑冷却器接通介质后，应检查各部位有无泄漏，并注意排尽冷却器中的气体，以提高换热效率和减少腐蚀。 6﹑在冬季冷却器停用时应放尽介质，防止介质冻结澎胀损坏冷却器。长期停用，应将冷却器拆下进行清洗、防锈等维护保养。
板式换热器的计算方法 板式换热器的计算是一个比较复杂的过程，目前比较流行的方法是对数平均温差法和NTU法。在计算机没有普及的时候，各个厂家大多采用计算参数近似估算和流速-总传热系数曲线估算方法。目前，越来越多的厂家采用计算机计算，这样，板式换热器的工艺计算变得快捷、方便、准确。以下简要说明无相变时板式换热器的一般计算方法，该方法是以传热和压降准则关联式为基础的设计计算方法。 以下五个参数在板式换热器的选型计算中是必须的： ?总传热量(单位:kW). ?一次侧、二次侧的进出口温度 ?一次侧、二次侧的允许压力降 ?最高工作温度 ?最大工作压力 如果已知传热介质的流量，比热容以及进出口的温度差，总传热量即可计算得出。 温度 T1 = 热侧进口温度 T2 = 热侧出口温度 t1 = 冷侧进口温度 t2= 冷侧出口温度 热负荷 热流量衡算式反映两流体在换热过程中温度变化的相互关系，在换热器保温良好，无热损失的情况下，对于稳态传热过程，其热流量衡算关系为： （热流体放出的热流量）=（冷流体吸收的热流量）
在进行热衡算时，对有、无相变化的传热过程其表达式又有所区别。 （1）无相变化传热过程 式中 Q----冷流体吸收或热流体放出的热流量，W； m h,m c-----热、冷流体的质量流量，kg/s； C ph,C pc------热、冷流体的比定压热容，kJ/(kg·K)； T1,t1 ------热、冷流体的进口温度，K； T2,t2------热、冷流体的出口温度，K。 （2）有相变化传热过程 两物流在换热过程中，其中一侧物流发生相变化，如蒸汽冷凝或液体沸腾，其热流量衡算式为： 一侧有相变化 两侧物流均发生相变化，如一侧冷凝另一侧沸腾的传热过程 式中 r,r1,r2--------物流相变热，J/kg； D,D1,D2--------相变物流量，kg/s。 对于过冷或过热物流发生相变时的热流量衡算，则应按以上方法分段进行加和计算。
换热器的防垢除垢
换热器的防垢除垢 1. 换热器结垢危害 结垢是指与不洁净流体相接触而在固体表面上逐渐积聚起来的那层固态物质。结垢对换热设备的影响主要有2个方面,一是由于污垢层具有很低的导热系数,从而增加了传热热阻,降低了换热设备的传热效率。二是当换热设备表面有结垢层形成时,换热设备中流体通道的过流面积将减少,导致流体流过设备时的阻力增加,从而消耗更多的泵功率,使生产成本增加。通常,为了补偿由于污垢而引起的换热效率降低,在设计换热器时,要选取过余的换热面积作为补偿,将污垢热阻Rf折算在总传热系数中。随着换热器运转时间的增加,污垢热阻Rf也在增加,从而导致总传热系数下降。总的传热系数决定了冷、热流体之间热量传递的多少,当总传热系数降到一定值时,换热器将不能满足工业生产的要求,就必须对换热器进行清洗,以除去结垢层。由换热器结垢而引起的费用增加主要来自两方面 (1)初投资费用增加在设计阶段,选用过余换热面积而增加的费用,即为增加的初投资,这是合理的费用投资,而过多的费用增加有2个因素:①由于设计时选取了比实际污垢高的污垢热阻值,过多换热面积的投资造成浪费,即增加了换热器的初投资。②由于设计时选取了比实际污垢小的污垢热阻值,从而造成换热设备在运行较短的一段时间后,出现换热不足,要增加新的换热器来并联运行,这部分费用也使初投资费用增加。其间还有可能造成停产,因而经济损失更大。 (2)操作费用增加①结垢使设备热交换效率大幅下降,能源消耗大幅增加,生产成本上升热交换设备中结生的污垢,随着化学成分的不同,其导热系数也有较大的差异。污垢的导热系数一般在为0.464~0.696W/(m?K),仅为钢铁导热系数
化工原理课程设计说明书列管式换热器设计 专业：过程装备与控制工程 学院：机电工程学院
化工原理课程设计任务书 某生产过程的流程如图3-20所示。反应器的混合气体经与进料物流换热后，用循环冷却水将其从110℃进一步冷却至60℃之后，进入吸收塔吸收其中的可溶性组分。已知混合气体的流量为220301kg h ，压力为6.9MPa ，循环冷却水的压力为0.4MPa ，循环水的入口温度为29℃，出口的温度为39℃，试设计一列管式换热器，完成生产任务。 已知： 混合气体在85℃下的有关物性数据如下（来自生产中的实测值） 密度 3190kg m ρ= 定压比热容1 3.297p c kj kg =g ℃ 热导率10.0279w m λ=g ℃ 粘度51 1.510Pa s μ-=?g 循环水在34℃下的物性数据： 密度 31994.3kg m ρ= 定压比热容1 4.174p c kj kg =g K 热导率10.624w m λ=g K 粘度310.74210Pa s μ-=?g
目录 1、确定设计方案 ............................................................................................. - 4 - 1.1选择换热器的类型 (4) 1.2流程安排 (4) 2、确定物性数据............................................................................................. - 4 - 3、估算传热面积............................................................................................. - 5 - 3.1热流量 (5) 3.2平均传热温差 (5) 3.3传热面积 (5) 3.4冷却水用量 (5) 4、工艺结构尺寸............................................................................................. - 5 - 4.1管径和管内流速 (5) 4.2管程数和传热管数 (5) 4.3传热温差校平均正及壳程数 (6) 4.4传热管排列和分程方法 (6) 4.5壳体内径 (6) 4.6折流挡板 (7) 4.7其他附件 (7) 4.8接管 (7) 5、换热器核算 ................................................................................................ - 8 - 5.1热流量核算 (8) 5.1.1壳程表面传热系数.......................................................................................... - 8 -5.1.2管内表面传热系数.......................................................................................... - 8 -5.1.3污垢热阻和管壁热阻...................................................................................... - 9 -5.1.4传热系数.......................................................................................................... - 9 -5.1.5传热面积裕度.................................................................................................. - 9 -5.2壁温计算. (9) 5.3换热器内流体的流动阻力 (10) 5.3.1管程流体阻力................................................................................................ - 10 -5.3.2壳程阻力........................................................................................................ - 11 - 5.3.3换热器主要结构尺寸和计算结果................................................................ - 11 - 6、结构设计 .................................................................................................. - 12 - 6.1浮头管板及钩圈法兰结构设计 (12) 6.2管箱法兰和管箱侧壳体法兰设计 (13) 6.3管箱结构设计 (13) 6.4固定端管板结构设计 (14) 6.5外头盖法兰、外头盖侧法兰设计 (14) 6.6外头盖结构设计 (14) 6.7垫片选择 (14)
高压水清洗在换热器上的应用 发表时间：2019-08-30T15:56:05.230Z 来源：《基层建设》2019年第16期作者：黄超 [导读] 摘要：在供暖企业的热力管网系统中，换热器的结垢是目前热网常见的现象。 上海蓝滨石化设备有限责任公司上海市 201518 摘要：在供暖企业的热力管网系统中，换热器的结垢是目前热网常见的现象。每当设备运行一段时间后，换热器的换热面上会形成水垢，造成导热系数小，使热阻增加，导致热交换恶化，使换热器热交换率降低，供暖温度下降，严重时甚至被迫冬季供暖期间进行清洗，给居民供暖质量带来不良影响。因此，换热器的定期清洗是非常必要的。 关键词：高压水清洗机；热网换热器；清洗 引言：换热设备大多采用管式换热器在生产中焦油和萘等杂质又极易沉积在管道中严重时造成堵塞直接影响设备的换热效率。而这些油垢不仅与管壁粘结得很牢固，而且质地偏软。再加上换热管细而长A更增加机械清洗的难度。若采用化学清洗A又存在清洗管道布置不方便、成本高和易造成二次污染等缺点。为了减少企业经济投入，文章主要针对高压水清洗在换热器上的应用方面进行详细分析，希望能够给相关人士提供重要的参考价值。 1.当前我国水清洗设备情况简析 水射流清洗技术在国内各行业逐步得到了应用，通过近几年的发展取得了长足进步并逐渐应用推广到了不少企业，产业化的格局初步形成。通过对国内外高压水清洗市场情况以及国内外主要公司的产品情况进行比较，我国100MPa以上高压产品的总体设计、装备的成套组装已成为现实，但主要部件如泵机组还需要进口，目前国内高压水射流清洗技术处于发展阶段，还不够成熟，存在下列一些问题。第一，整机配置不够完善。很多清洗机厂家提供的零部件种类不全、数量不足，用户不能根据需要选择不同枪具配件，无法满足用户多种用途的需要。第二，系统参数缺乏优化设计。为了获得最大打击效果和清洗效率，系统要求在额定压力、额定流量、额定功率即额定状态下工作。但在实际工作中，由于高压胶管规格使用不当，喷嘴、喷头的孔径、孔向与主参数不一致，清洗结垢物对象与清洗机主要参数不匹配等情况时有发生，致使整机经常在较小的功率下作业浪费了整机性能。第三，高压泵质量问题。高压泵作为高压水射流的发生装置，是清洗机的作业核心。因此高压泵质量的好坏直接关系到到整机工作性能的优良。在实际工作中高压泵常出现的诸如运动件耐磨性能差、高压胶管非正常破损等问题，都会对整机工作效率造成不利影响。第四，喷枪问题。喷枪性能、寿命、种类欠缺等问题，影响清洗机的工作效能。 2.热网换热器结垢现状分析 热网换热器结垢的原因是热网系统使用的自来水和地下水，而地下水作为管网中长期补水的水源，含有大量的无机盐如碳酸氢盐、碳酸盐、硫酸盐、氯化物、硅酸盐、磷酸盐、泥沙及有机物。给生产带来了结垢、耗能、腐蚀穿孔等危害。水垢成分以盐酸钙和磷酸钙为主，当水中含有硫酸钙、硅酸钙、硅酸镁时，如离子浓度超过溶度积时也会发生沉淀，沉积在换热器片上。 为解决这一问题，目前各供暖企业多采用化学、人工方法对换热器进行清理。化学清洗虽然效果不错，但要考虑换热器的腐蚀率控制在允许范围内，在化学清洗液中要加入适量的缓蚀剂和起活化、渗透、润湿作用的添加剂。操作复杂，费用高。并且清洗后的化学废液不容易处理，对环境还会产生影响。而人工清洗具有效率最低、效果最差、劳动强度大等缺点。 某公司选购一台高压清洗机，其参数为： 高压清洗机的工作原理是以水为工作介质，它的原理是将普通的自来水通过高压水泵转化为高压低流速的水，然后输送到高压喷杆，使其以一定的能量到达高压喷嘴。而高压喷嘴的孔径要比高压管的直径小得多，因此到达高压喷嘴的水要想通过喷嘴必须加速。这样，喷嘴就可以把高压低流速的水转变为低压高流速的射流。高压水射流是能量转变与应用最简单的一种形式。当高压水射流的冲击力大于污垢与物体表面的附着力时，就会将污垢剥离，冲走，以达到清洗物体表面的目的。 3.高压水清洗在换热器上的应用 传统的清洗方法主要为机械式、化学式清洗，相比较而言高压水射流清洗技术具有如下优点：第一，对金属无腐蚀。水射流中不存在任何酸性或碱性药剂，对金属不造成腐蚀，对被清洗的基体不会造成损坏。第二，清洗速度快。高压水射流凝聚高能量，通过冲刷、剪切、磨削等复合冲击作用可将结构物迅速打碎脱落，相比于传统的清洗方法速度快几倍到十几倍。对于传统的化学清洗，需用清水将表面的化学药剂清洗掉，而采用高压水射流清洗后的部件，则无需进行二次洁净处理，大大节约了时间成本。第三，清洁环保。清洁的自来水就可作为清洗介质，对环境无任何污染作用，雾化状的高压水射流还可以降低清洗作业区的粉尘浓度，清洗后无需处理，属环保型清洗方法。第四，广泛的适用范围。能够适应形状和结构复杂的部件。第五，节能、节水。耗水仅为（3～5）m3/h，属于节水环保型技术。 某地区公司现已接收的热力泵站总数为146个，板式换热器281台。2012年利用高压清洗机，对64个泵站的123台的板式换热器进行了高压清洗。使用时，打开总电源开关，只要扣动喷枪扳机电机自动启动，松开喷枪扳机电机自动停止。为防止频繁启停造成电机电路过载及内部电气元件的耗损，系统设有溢流伐，可在无压运行30秒后停止电机，起到了保护设备的作用。在清洗中，可根据板式换热器结垢程度不同的状况，随时连续对设备工作压力及相应的流量进行精确的调节，调节过程中工作压力要按由低到高的顺序，让水流通过强力旋转喷杆及喷枪，将换热器板片上的水垢有效地清理干净。根据我公司水质结垢的特点，经过实际测试：