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压力容器

管壳式换热器


1.管壳式换热器

    管壳式换热器(shell and tube heat exchanger)又称列管式换热器。是以封闭在壳体中管束的壁面作为传热面的间壁式换热器。这种换热器结构较简单,操作可靠,可用各种结构材料(主要是金属材料)制造,能在高温、高压下使用,是目前应用最广的类型。

    目前国内外在化工生产中所用换热设备,管壳式换热器仍占主导地位。虽然它在换热效率、结构紧凑性和金属材料消耗等方面,不如其它新型换热设备,但它具有结构坚固、操作弹性大、适应性强、可靠程度高、选材范围广、处理能力大、能承受高温和高压等特点,所以在工程中仍得到广泛应用。

2.管壳式换热器结构
    由壳体、传热管束、管板、折流板(挡板)和管箱等部件组成。壳体多为圆筒形,内部装有管束,管束两端固定在管板上。进行换热的冷热两种流体,一种在管内流动,称为管程流体;另一种在管外流动,称为壳程流体。为提高管外流体的传热分系数,通常在壳体内安装若干挡板。挡板可提高壳程流体速度,迫使流体按规定路程多次横向通过管束,增强流体湍流程度。换热管在管板上可按等边三角形或正方形排列。等边三角形排列较紧凑,管外流体湍动程度高,传热分系数大;正方形排列则管外清洗方便,适用于易结垢的流体。 

    流体每通过管束一次称为一个管程;每通过壳体一次称为一个壳程。图示为最简单的单壳程单管程换热器,简称为1-1型换热器。为提高管内流体速度,可在两端管箱内设置隔板,将全部管子均分成若干组。这样流体每次只通过部分管子,因而在管束中往返多次,这称为多管程。同样,为提高管外流速,也可在壳体内安装纵向挡板,迫使流体多次通过壳体空间,称为多壳程。多管程与多壳程可配合应用。

3.管壳式换热器类型
由于管内外流体的温度不同,因之换热器的壳体与管束的温度也不同。如果两温度相差很大,换热器内将产生很大热应力,导致管子弯曲、断裂,或从管板上拉脱。因此,当管束与壳体温度差超过50℃时,需采取适当补偿措施,以消除或减少热应力。根据所采用的补偿措施,管壳式换热器可分为以下几种主要类型: 

固定管板式换热器 管束两端的管板与壳体联成一体,结构简单,但只适用于冷热流体温度差不大,且壳程不需机械清洗时的换热操作。当温度差稍大而壳程压力又不太高时,可在壳体上安装有弹性的补偿圈,以减小热应力。

    ② 浮头式换热器 管束一端的管板可自由浮动,完全消除了热应力;且整个管束可从壳体中抽出,便于机械清洗和检修。浮头式换热器的应用较广,但结构比较复杂,造价较高。
③ U型管换热器 每根换热管皆弯成U形,两端分别固定在同一管板上下两区,借助于管箱内的隔板分成进出口两室。此种换热器完全消除了热应力,结构比浮头式简单,但管程不易清洗。

非金属材料换热器 化工生产中强腐蚀性流体的换热,需采用陶瓷、玻璃、聚四氟乙烯、石墨等非金属材料制作管壳式换热器。这类换热器的换热性能较差,只用于压力低、振动小、温度较低的场合。

管壳式换热器流道的选择 进行换热的冷热两流体,按以下原则选择流道:①不洁净和易结垢流体宜走管程,因管内清洗较方便;②腐蚀性流体宜走管程,以免管束与壳体同时受腐蚀;③压力高的流体宜走管程,以免壳体承受压力;④饱和蒸汽宜走壳程,因蒸汽冷凝传热分系数与流速无关,且冷凝液容易排出;⑤若两流体温度差较大,选用固定管板式换热器时,宜使传热分系数大的流体走壳程,以减小热应力。

操作强化 当管壁两侧传热分系数相差很大时(如粘度小的液体与气体间的换热),应设法减小传热分系数低的一侧的热阻。如果管外传热分系数小,可采用外螺纹管(低翅片管),以增大管外一侧的传热面积和流体湍动,减小热阻。如果管内传热分系数小,可在管内设置麻花铁,螺旋圈等添加物,以增强管内扰动,强化换热,当然这时流体的流动阻力也将增大。

4.管壳式换热器主要控制参数

管壳式换热器的主要控制参数为加热面积、热水流量、换热量、热媒参数等。
2、选用要点
1)、根据已知冷、热流体的流量,初、终温度及流体的比热容决定所需的换热面积。初步估计换热面积,一般先假定传热系数,确定换热器构造,再校核传热系数K值。
2)、选用换热器时应注意压力等级,使用温度,接口的连接条件。在压力降,安装条件允许的前提下,管壳式换热器以选用直径小的加长型,有利于提高换热量。
3)、换热器的压力降不宜过大,一般控制在0.01~0.05MPa之间;
4)、流速大小应考虑流体黏度,黏度大的流速应小于0.5~1.0m/s;一般流体管内的流速宜取0.4~1.0m/s;易结垢的流体宜取0.8~1.2m/s。
5)、高温水进入换热器前宜设过滤器。
6)、热交换站中热交换器的单台处理和配置台数组合结果应满足热交换站的总供热负荷及调节的要求。在满足用户热负荷调节要求的前提下,同一个供热系数中的换热器台数不宜少于2台,不宜多于5台。

5.管壳式换热器施工、安装要点

1)、热交换器应以最大工作压力的1.5倍做水压试验,蒸汽部分应不低于蒸汽供汽压力加0.3MPa;热水部分应不低于0.4MPa。在试验压力下,保持10min压力不降。
2)、管壳式换热器前端应留有抽卸管束的空间,即其封头于墙壁或屋顶的距离不得小于换热器的长度,设备运行操作通道净宽不宜小于0.8m。
3)、各类阀门和仪表的安装高度应便于操作和观察。
4)、加热器上部附件(一般指安全阀)的最高点至建筑结构最低点的垂直净距应满足安装检测的要求,并不得小于0.2m。

6.管壳式换热器执行标准
  1)、产品标准
《管壳式换热器》GB151-1999
《导流型容积式水加热器和半容积式水加热器(U型管束)》CJ/T 163-2002
2)、工程标准
《建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范》GB50242-2002
3)、管壳式换热器相关标准图
05R103 热交换站工程设计施工图集
01S122-1~10水加热器选用及安装

7.管壳式换热器生产厂家介绍
冷却器厂家:远望换热设备有限公司,板式换热器的专业生产厂家.公司位于江苏中部姜堰市。公司是生产“冷威”牌板式换热器,冷却器的厂家。主要产品:板式换热器冷却器冷凝器分集水器换热机组蒸发式冷凝器管壳式换热器波纹管式换热器容积式换热器。“冷威”商标为江苏知名商标。“冷威”牌冷却器已通过ISO9001国际质量体系认证,严格执行JB/T7356-94《列管式油冷却器》及GB16409-96《板式换热器》标准.远望冷却器质量可靠,应用广泛。远望换热设备公司,打造最大板式换热器和冷却器的专业生产厂家和供应商! 地 址: 江苏省姜堰市娄庄镇先进工业区   电  话:0523-88691628、88699968   传  真:0523-88696288     网  址:http://www.jsjyyd.com

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