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      如何給熱管換熱器分類?

      2019-02-22

      一.熱管換熱器的分類

      1.按熱管換熱器的用處分類

      (1)加熱器:加熱器用于把流體加熱到所需的溫度,被加熱流體在加熱進程中不發生相變。

      (2)預熱器:預熱器用于流體的預熱,以前進整套工藝設備的功率。

      (3)過熱器:過熱器用于加熱豐滿蒸汽,使其抵達過熱情況。

      (4)蒸發器:蒸發器用于加熱液體,使之蒸發汽化。

      (5)再沸器:再沸器是蒸餾進程的專用設備,用于加熱已冷凝的液體,使之再受熱汽化。

      (6)冷卻器:冷卻器用于冷卻流體,使之抵達所需求的溫度。

      (7)冷凝器:冷凝器用于冷凝豐滿蒸汽,使之放出潛熱而凝集液化。

      2.按換熱器傳熱面形狀和結構分類

      (1)管式換熱器:管式換熱器通過管子壁面進行傳熱,按傳熱管的結構不同,可分為列管式換熱管、套管式換熱器、蛇管式換熱器等幾種。管式換熱器運用Z廣。

      (2)板式換熱器:板式換熱器通過板面進行傳熱,按傳熱板的結構方法,可分為平板式換熱器、螺旋板式換熱器、板翅式換熱器和熱板式換熱器。

      3.按換熱器所用材料分類

      (1)金屬材料換熱器:金屬材料換熱器是由金屬材料制成,常用金屬材料有碳鋼、合金鋼、銅及銅合金、鋁及鋁合金、鈦及鈦合金等。由于金屬材料的熱導率較大,故該類換熱器的傳熱功率較高,出產中用到的首要是金屬材料換熱器。

      (2)非金屬材料換熱器:非金屬材料換熱器由非金屬材料制成,常用非金屑材料有石墨、玻璃、塑料以及陶瓷等。該類換熱器首要用于具有腐蝕性的物料由于非金屬材料的熱導率較小,所以其傳熱功率較低。

      二.換熱器結構與功用特征

      (一)管式換熱器的結構方法

      1.管殼式換熱器

      管殼式換熱器又稱列管式換熱器,是一種通用的規范換熱設備。它具有結構簡略、堅固耐用、造價賤價、用材廣泛、清洗便當、習氣性強等利益,運用Z為廣泛,在換熱設備中占有主導地位。管殼式換熱器根據結構特征分為以下幾種。

      (1)固定管板式換熱器

       它由殼體、控制、封頭、管板、折流擋板、接管等部件組成。其結構特征是,兩塊管板分別焊于殼體的兩端,控制兩端固定在管板上。整個換熱器分為兩部分:換熱管內的通道及與其兩端相貫穿處稱為管程;換熱管外的通道及與其相貫穿處稱為殼程。冷、熱流體分別在管程和殼程中連續活動,流經管程的流體稱為管(管程)流體,流經殼程的流體稱為殼(殼程)流體。

      若管流體一次通過管程,稱為單管程。當換熱器傳熱面積較大,所需管子數目較多時,為前進管流體的流速,常將換熱管均勻分為若干組,使流體在管內依次往復屢次,則稱為多管程。管程數 可為2、4、6、8, 太大,雖前進了管流體的流速,然后增大了管內對流傳熱系數,但一起會導致活動阻力增大。因而,管程數不宜過多,一般以2、管程Z為常見。

      殼流體一次通過殼程,稱為單殼程。為前進殼流體的流速,也可在與控制軸線平行方向放置縱向隔板使殼程分為多程。殼程數 即為殼流體在殼程內沿殼體軸向往、返的次數。

      分程可使殼流體流速增大,流程增加,擾動加重,有助于強化傳熱。但是,殼程分程不只使活動阻力增大,且制作設備較為困難,故工程上運用較少。為改進殼程換熱,一般選用折流擋板,通過設置折流擋板,以抵達完結強化傳熱的目的。

      固定管板式換熱器的利益是結構簡略、緊湊。在相同的殼體直徑內,排管數Z多,旁路Z少;每根換熱管都可以進行替換,且管內清洗便當。其缺點是殼程不能進行機械清洗;當換熱管與殼體的溫差較大(大于50℃)時發生溫差應力,需在殼體上設置脹大節,因而殼程壓力受脹大節強度的捆綁不能太高。固定管板式換熱器適用于殼方流體清潔且不易結垢,兩流體溫差不大或溫差較大但殼程壓力不高的場合。

      熱管換熱器

      (2)浮頭式換熱器

       浮頭式換熱器浮其結構特征是兩端管板之一不與殼體固定聯接,可在殼體內沿軸向安閑彈性,該端稱為浮頭。浮頭式換熱器的利益是當換熱管與殼體有溫差存在,殼體或換熱管脹大時,互不捆綁,不會發生溫差應力;控制可從殼體內抽出,便于管內和管間的清洗。其缺點是結構較凌亂,用材量大,造價高;浮頭蓋與起浮管板之間若密封不嚴,發生內漏,構成兩種介質的混合。浮頭式換熱器適用于殼體和控制壁溫差較大或殼程介質易結垢的場合。

      (3)U 型管式換熱器

       U 型管式換熱器其結構特征是只需一個管板,換熱管為 U 型,管子兩端固定在同一管板上??刂瓶梢园查e彈性,當殼體與 U 型換熱管有溫差時,不會發生溫差應力。U 型管式換熱器的利益是結構簡略,只需一個管板,密封面少,工作可靠,造價低;控制可以抽出,管間清洗便當。其缺點是管內清洗比較困難;由于管子需求有必定的曲折半徑,故管板的利用率較低;控制Z內層管間隔大,殼程易短路;內層管子壞了不能替換,因而作廢率較高。U 型管式換熱器適用于管、殼壁溫差較大或殼程介質易結垢,而管程介質清潔不易結垢以及高溫、高壓、腐蝕性強的場合。一般高溫、高壓、腐蝕性強的介質走管內,可使高壓空間減小,密封易處理,并可節約材料和減少熱丟掉。

      (4)填料函式換熱器

       填料函式換熱器其結構特征是管板只需一端與殼體固定聯接,另一端選用填料函密封??刂瓶梢园查e彈性,不會發生因殼壁與管壁溫差而引起的溫差應力。填料函式換熱器的利益是結構較浮頭式換熱器簡略,制作便當,耗材少,造價低;控制可從殼體內抽出,管內、管間均能進行清洗,修補便當。其缺點是填料函耐壓不高,一般小于4.0MPa;殼程介質可能通過填料函外漏,對易燃、易爆、有毒和寶貴的介質不適用。填料函式換熱器適用于管、殼壁溫差較大或介質易結垢,需常常收拾且壓力不高的場合。

      (5)釜式換熱器

       釜式換熱器結構特征是在殼體上部設置恰當的蒸發空間,一起兼有蒸汽室的作用??刂瓶梢詾楣潭ü馨迨?、浮頭式或 U 型管式。釜式換熱器清洗修補便當,可處理不清潔、易結垢的介質,并能承受高溫、高壓。它適用于液-汽式換熱,可作為Z簡結構的廢熱鍋爐。

      管殼式換熱器除上述五種外,還有插管式換熱器、滑動管板式換熱器等其它類型。

      2.蛇管式換熱器

       蛇管式換熱器是管式換熱器中結構Z簡略,操作Z便當的一種換熱設備。一般按照換熱方法不同,將蛇管式換熱器分為沉溺式和噴淋式兩類。

      (1)沉溺式蛇管換熱器此種換熱器多以金屬管彎繞而成,制成習氣容器的形狀,沉溺在容器內的液體中。兩種流體分別在管內、管外進行換熱。幾種常用的蛇管形狀。

      沉溺式蛇管換熱器的利益是結構簡略、價格賤價、便于防腐蝕、能承受高壓。其缺點是由于容器的體積較蛇管的體積大得多,管外流體的傳熱膜系數較小,故常需加攪拌設備,以前進其傳熱功率。

      (2)噴淋式蛇管換熱器,此種換熱器多用于冷卻管內的熱流體。固定在支架上的蛇管擺放在同一筆直面上,熱流體自下部的管進入,由上部的管流出。冷卻水由管上方的噴淋設備中均勻地噴灑在上層蛇管上,并沿著管外外表淋瀝而下,降至基層蛇管外表,Z終搜集在排管的底盤中。該設備一般放在室外空氣流通處,冷卻水在空氣中氣化時,可帶走部分熱量,以前進冷卻作用。

      與沉溺式蛇管換熱器比較,噴淋式蛇管換熱器具有檢修收拾便當,傳熱作用好等利益。其缺點是體積巨大,占地面積大;冷卻水量較大,噴淋不易均勻。蛇管換熱器因其結構簡略、操作便當、常被用于制冷設備和小型制冷機組中。

      3.套管式換熱器

       套管式換熱器是由兩種不同直徑的直管套在一同組成同心套管,其內管用U型肘管依次聯接,外管與外管相互聯接而成的,其結構如圖片4-43所示。每一段套管稱為一程,程數可根據傳熱面積要求而增減。換熱時一種流體走內管,另一種流體走環隙,內管的壁面為傳熱面。

      套管式換熱器的利益是結構簡略;本領高壓;傳熱面積可根據需求增減;恰當地選擇管內、外徑,可使流體的流速增大,且兩種流體呈逆流活動,有利于傳熱。其缺點是單位傳熱面積的金屬耗量大;管子接頭多,檢修清洗不便當。此類換熱器適用于高溫、高壓及小流量流體間的換熱。

      (二)板式換熱器的結構方法

      1.平板式換熱器

       平板式換熱器簡稱板式換熱器,其結構如圖片4-46所示。它是由一組長方形的薄金屬板平行擺放,夾緊拼裝于支架上面構成。兩相鄰板片的邊際襯有墊片,壓緊后板間構成密封的流體通道,且可用墊片的厚度調理通道的大小。每塊板的四個角上,各開一個圓孔,其中有兩個圓孔和板面上的流道相通,另兩個圓孔則不相通。它們的方位在相鄰板上是錯開的,以分別構成兩流體的通道。冷、熱流體替換地在板片兩頭活動,通過金屬板片進行換熱。

      板片是板式換熱器的核心部件。為使流體均勻流過板面,增加傳熱面積,并促使流體的湍動,常將板面沖壓成凹凸的波紋狀,波紋形狀有幾十種,常用的波紋形狀有水平波紋、人字形波紋和圓弧形波紋等。

      板式換熱器的利益是結構緊湊,單位體積設備所提供的換熱面積大;拼裝靈敏,可根據需求增減板數以調理傳熱面積;板面波紋使截面改變凌亂,流體的擾動作用增強,具有較高的傳熱功率;拆裝便當,有利于修補和清洗。其缺點是處理量??;操作壓力和溫度受密封墊片材料功用捆綁而不宜過高。板式換熱器適用于常常需求清洗、工作環境要求非常緊湊,工作壓力在2.5 MPa以下,溫度在 -35℃~200℃場合。

      2.螺旋板式換熱器

       螺旋板式換熱器如圖片4-48所示,它是由兩張間隔必定的平行薄金屬板卷制而成的。兩張薄金屬板構成兩個同心的螺旋型通道,兩板之間焊有定距柱以維持通道間隔,在螺旋板兩頭焊有蓋板。冷、熱流體分別通過兩條通道,通過薄板進行換熱。

      螺旋板式換熱器的利益是螺旋通道中的流體由于慣性離心力的作用和定距柱的煩擾,在較低雷諾數下即抵達湍流,而且答應選用較高的流速,故傳熱系數大;由于流速較高,又有慣性離心力的作用,流體中懸浮物不易堆積下來,故螺旋板式換熱器不易結垢和阻塞;由于流體的流程長和兩流體可進行完全逆流,故可在較小的溫差下操作,能充分利用低溫熱源;結構緊湊,單位體積的傳熱面積約為管殼式換熱器的3倍。其缺點是:操作溫度和壓力不宜太高,現在Z高操作壓力為2MPa,溫度在400℃以下;因整個換熱器為卷制而成,一旦發現泄露,修補很困難。

      3.熱板式換熱器

       熱板式換熱器是一種新式高效板面式換熱器,其傳熱基本單元為熱板。其成型方法是按等阻力活動原理,將雙層或多層金屬平板點焊或滾焊成各種圖形,并將邊際焊接密封組成一體。平板之間在高壓下充氣構成空間,完結Z佳活動情況的流道結構方法。各層金屬板的厚度可以相同,亦可以不同,板數可以為雙層或多層,這樣就構成了多種熱板傳熱外表方法,如不等厚雙層熱板、等厚雙層熱板、三層不等厚熱板、四層等厚熱板等,設計時,可根據需求選取。

      熱板式換熱器具有Z佳的活動情況,阻力小,傳熱功率高;根據工程需求可制作成各種形狀,亦可根據介質的功用選用不同的板材。熱板式換熱器可用于加熱、保溫、枯燥、冷凝等多種進程,作為一種新式的換熱器,具有寬廣的運用遠景。

      換熱器作為工藝進程必不可少的單元設備,廣泛地運用于石油、化工、動力、輕工、機械、冶金、交通、制藥等工程領域中。據統計,在現代石油化工企業中,換熱器出資約占設備締造總出資的30%~40%;在合成氨廠中,換熱器約占悉數設備總臺數的40%。由此可見,換熱器對整個企業的締造出資及經濟效益有著重要的影響。


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