9、加熱及傳熱過程的安全分析

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)傳熱過程機理與傳熱安全分析,9.2.1 傳熱過程機理分析,5,對流傳熱：,流動的流體與外界的傳熱,靜止流體與外界的傳熱,,,,,,,強制對流,自然對流,,,,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,,,,,三個串聯(lián)傳熱環(huán)節(jié)： 熱流體側(cè)的對流傳熱 間壁的導(dǎo)熱 冷流體側(cè)的對流傳熱,,9.3 傳熱過程熱平衡分析,14,,15,,,------稱為總傳熱熱阻,Q的計算,16,,K的計算,（1）查經(jīng)驗數(shù)據(jù)：P156表9-1（2）現(xiàn)場測定（3）公式計算,17,,考慮到實際傳熱時間壁兩側(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：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廉，無毒無失火危險缺點：溫度高時，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，高壓熱水優(yōu)點：得用二次熱源，節(jié)約能量缺點：給熱系數(shù)低不穩(wěn)定,21,,（３）高溫有機物：400 oC（４）無機熔鹽：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,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，要考慮溫度補償問題,30,溫度補償問題：,換熱器兩端管板和殼體是連為一體的。

7、其特點是結(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，可采用補償圈（又稱膨脹節(jié)）。,補償圈補償-----固定管板式換熱器,31,溫度補償問題：,浮頭補償------浮頭式換熱器U型管補償------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)計原則,33,,,,,,,,,設(shè)計方法及步驟：,34,強化管式換熱器： 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側(cè)面有固定板和活動壓緊板的框架內(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，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,,,,,,,,,