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管殼式換熱器

管殼式換熱器,換熱器,列管式換熱器

  管殼式換熱器的類型: 由于管內外流體的溫度不同,因之換熱器的殼體與管束的溫度也不同。如果兩溫度相差很大,換熱器內將產生很大熱應力,導致管子彎曲、斷裂,或從管板上拉脫。因此,當管束與殼體溫度差超過50℃時,需采取適當補償措施,以消除或減少熱應力。根據所采用的補償措施,管殼式換熱器可分為以下幾種主要類型:
① 固定管板式換熱器 管束兩端的管板與殼體聯成一體,結構簡單,但只適用于冷熱流體溫度差不大,且殼程不需機械清洗時的換熱操作。當溫度差稍大而殼程壓力又不太高時,可在殼體上安裝有彈性的補償圈,以減小熱應力。
② 浮頭式換熱器 管束一端的管板可自由浮動,完全消除了熱應力;且整個管束可從殼體中抽出,便于機械清洗和檢修。浮頭式換熱器的應用較廣,但結構比較復雜,造價較高。
③ U型管換熱器 每根換熱管皆彎成U形,兩端分別固定在同一管板上下兩區,借助于管箱內的隔板分成進出口兩室。此種換熱器完全消除了熱應力,結構比浮頭式簡單,但管程不易清洗。
  管殼式換熱器又稱列管式換熱器。是以封閉在殼體中管束的壁面作為傳熱面的間壁式換熱器。這種換熱器結構較簡單,操作可靠,可用各種結構材料(主要是金屬材料)制造,能在高溫、高壓下使用,是目前應用廣的類型。
  結構由殼體、傳熱管束、管板、折流板(擋板)和管箱等部件組成。殼體多為圓筒形,內部裝有管束,管束兩端固定在管板上。進行換熱的冷熱兩種流體,一種在管內流動,稱為管程流體;另一種在管外流動,稱為殼程流體。為提高管外流體的傳熱分系數,通常在殼體內安裝若干擋板。擋板可提高殼程流體速度,迫使流體按規定路程多次橫向通過管束,增強流體湍流程度。換熱管在管板上可按等邊三角形或正方形排列。等邊三角形排列較緊湊,管外流體湍動程度高,傳熱分系數大;正方形排列則管外清洗方便,適用于易結垢的流體。
  流體每通過管束一次稱為一個管程;每通過殼體一次稱為一個殼程。圖示為簡單的單殼程單管程換熱器,簡稱為1-1型換熱器。為提高管內流體速度,可在兩端管箱內設置隔板,將全部管子均分成若干組。這樣流體每次只通過部分管子,因而在管束中往返多次,這稱為多管程。同樣,為提高管外流速,也可在殼體內安裝縱向擋板,迫使流體多次通過殼體空間,稱為多殼程。多管程與多殼程可配合應用。
  類型 由于管內外流體的溫度不同,因之換熱器的殼體與管束的溫度也不同。如果兩溫度相差很大,換熱器內將產生很大熱應力,導致管子彎曲、斷裂,或從管板上拉脫。因此,當管束與殼體溫度差超過50℃時,需采取適當補償措施,以消除或減少熱應力。根據所采用的補償措施,管殼式換熱器可分為以下幾種主要類型:
 、 固定管板式換熱器 管束兩端的管板與殼體聯成一體,結構簡單,但只適用于冷熱流體溫度差不大,且殼程不需機械清洗時的換熱操作。當溫度差稍大而殼程壓力又不太高時,可在殼體上安裝有彈性的補償圈,以減小熱應力。
 、 浮頭式換熱器 管束一端的管板可自由浮動,完全消除了熱應力;且整個管束可從殼體中抽出,便于機械清洗和檢修。浮頭式換熱器的應用較廣,但結構比較復雜,造價較高。
 、 U型管換熱器 每根換熱管皆彎成U形,兩端分別固定在同一管板上下兩區,借助于管箱內的隔板分成進出口兩室。此種換熱器完全消除了熱應力,結構比浮頭式簡單,但管程不易清洗。
  非金屬材料換熱器 化工生產中強腐蝕性流體的換熱,需采用陶瓷、玻璃、聚四氟乙烯、石墨等非金屬材料制作管殼式換熱器。這類換熱器的換熱性能較差,只用于壓力低、振動小、溫度較低的場合。
  流道的選擇 進行換熱的冷熱兩流體,按以下原則選擇流道:①不潔凈和易結垢流體宜走管程,因管內清洗較方便;②腐蝕性流體宜走管程,以免管束與殼體同時受腐蝕;③壓力高的流體宜走管程,以免殼體承受壓力;④飽和蒸汽宜走殼程,因蒸汽冷凝傳熱分系數與流速無關,且冷凝液容易排出;⑤若兩流體溫度差較大,選用固定管板式換熱器時,宜使傳熱分系數大的流體走殼程,以減小熱應力。
  操作強化 當管壁兩側傳熱分系數相差很大時(如粘度小的液體與氣體間的換熱),應設法減小傳熱分系數低的一側的熱阻。如果管外傳熱分系數小,可采用外螺紋管(低翅片管),以增大管外一側的傳熱面積和流體湍動,減小熱阻。如果管內傳熱分系數小,可在管內設置麻花鐵,螺旋圈等添加物,以增強管內擾動,強化換熱,當然這時流體的流動阻力也將增大。

 
 

 

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