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冷却器当温度差稍大而壳程压 力又不太高时

文章出处:未知 人气:发表时间:2021-01-08 10:47

  管壳式换热器工作原理、分类及其特点_能源/化工_工程科技_专业资料。管壳式换热器工作原理、分类及其特点

  管壳式换热器工作原理、分类及其特点 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,是目前应用广的类型。 1.1 管壳式换热器工作原理 管壳式换热器一般由壳体、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(图 1 中蓝色箭头示意) ;另一种在管外流动,称为壳程 流体(图 1 中红色箭头示意) 。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。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。 图 1 管壳式换热器工作原理示意图 1.2 管壳式换热器分类 1.2.1 固定管板式换热器 固定管板式换热器的两端管板,采用焊接与壳体联成一体,结构简单。由于两个管 1 板被换热管互相支撑,与其他管壳式换热器相比,管板薄。当管束与壳体之间的温差 太大而产生不同的膨胀时,常会使管子与管板的接口脱开,发生介质泄漏,因此当只适 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,可在壳体上安装膨胀节,以减小热应力。 1.2.2 浮头式换热器 浮头式换热器的两断管板只有一端管板与壳体焊接固定,另一端的管板可在壳体内 自由浮动,完全消除了热应力,该端成为浮头。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。 1.2.3 U 型管换热器 U 型管换热器的每根换热管皆弯成 U 形, 管子的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。此种换热器由于壳体和管子分开,管束可以自由 伸缩,热补偿性能好,结构比浮头式简单,但管程不易清洗。U 型管式换热器一般用于 高温高压的情况下,尤其当压力较高时,在弯管段壁厚要加厚,以补偿弯管后管壁的减 薄。 2 1.2.4 填料函式换热器 填料函式换热器的管板一端与壳体固定,另一端采用填料函密封。它的管束也可以 自由膨胀,热补偿性能好,且管程和壳程都能清洗,加工制造比浮头式换热器方便,造 价较低。 但由于填料密封处易于泄露, 故壳程压力不能过高, 也不能用于壳程内易挥发、 易燃、易爆和有毒介质的场合。 1.3 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。 3 表 1 四种不同形式的管壳式换热器特点 管壳式换 热器类型 固定管板 式换热器 两端管板均与壳体焊 接固定 管板与壳体连接方式 管板 数量 两个 结构紧凑; 制造成本低; 管内便于清洗; 浮头式换 热器 一端管板固定,另一 端可自由浮动 两个 壳体和管束不产生热应力; 管束可抽出, 便于壳程检修和清洗 壳程不便清洗; 管壳程温差较大时,管与管板的接 口脱开易发生泄漏 结构复杂,造价高; 内浮头盖连接处泄漏无法发现; 排管数目较少 U 型管换 热器 管板与壳体固定 一个 结构简单,造价低; 管束与壳体分离,消除热应力; 壳程检修和清洗方便; 填料函式 换热器 一端管板固定,另一 端采用填料函密封 两个 结构比浮头式换热器简单 壳体和管束间不产生热应力。 壳程检修和清洗方便 管束中央有空隙,流体易走短路; 管内清洗不便; 只有外层管子可以更换; 填料函处易泄漏 低压,小直径(φ 700mm) ; 无毒、非易燃和易爆 高温高压 管程内为清洁流体 管壳间温差大 壳程介质腐蚀性强、易结垢 管壳程温差较小; 壳程为清洁流体 优点 缺点 适用范围 4
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