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                                      列管式換熱器

                                      2018-04-08

                                      列管式換熱器(tubular exchanger)是目前化工及酒精生產上應用至廣的一種換熱器。它主要由殼體、管板、換熱管、封頭、折流擋板等組成。所需材質 ,可分別采用普通碳鋼、紫銅、或不銹鋼制作。在進行換熱時,一種流體由封頭的連結管處進入,在管流動,從封頭另一端的出口管流出,這稱之管程;另一種流體由殼體的接管進入,從殼體上的另一接管處流出,這稱為殼程列管式換熱器。

                                      種類

                                      固定管板式

                                      列管式換熱器的結構比較簡單、緊湊、造價便宜,但管外不能機械清洗。此種換熱器管束連接在管板上,管板分別焊在外殼兩端,并在其上連接有頂蓋,頂蓋和殼體裝有流體進出口接管。通常在管外裝置一系列垂直于管束的擋板。同時管子和管板與外殼的連接都是剛性的,而管內管外是兩種不同溫度的流體。因此,當管壁與殼壁溫差較大時,由于兩者的熱膨脹不同,產生了很大的溫差應力,以至管子扭彎或使管子從管板上松脫,甚至毀壞換熱器。

                                      為了克服溫差應力必須有溫差補償裝置,一般在管壁與殼壁溫度相差50℃以上時,為安全起見,換熱器應有溫差補償裝置。但補償裝置(膨脹節)只能用在殼壁與管壁溫差低于60~70℃和殼程流體壓強不高的情況。一般殼程壓強超過0.6Mpa時由于補償圈過厚,難以伸縮,失去溫差補償的作用,就應考慮其他結構。

                                      浮頭式

                                      換熱器的一塊管板用法蘭與外殼相連接,另一塊管板不與外殼連接,以使管子受熱或冷卻時可以自由伸縮,但在這塊管板上連接一個頂蓋,稱之為“浮頭”,所以這種換熱器叫做浮頭式換熱器。其優點是:管束可以拉出,以便清洗;管束的膨脹不變殼體約束,因而當兩種換熱器介質的溫差大時,不會因管束與殼體的熱膨脹量的不同而產生溫差應力。其缺點為結構復雜,造價高。

                                      填料函式

                                      這類換熱器管束一端可以自由膨脹,結構比浮頭式簡單,造價也比浮頭式低。但殼程內介質有外漏的可能,殼程中不應處理易揮發、易燃、易爆和有毒的介質。

                                      U型管式

                                      U形管式換熱器,每根管子都彎成U形,兩端固定在同一塊管板上,每根管子皆可自由伸縮,從而解決熱補償問題。管程至少為兩程,管束可以抽出清洗,管子可以自由膨脹。其缺點是管子內壁清洗困難,管子更換困難,管板上排列的管子少。優點是結構簡單,質量輕,適用于高溫高壓條件。

                                      渦流熱膜

                                      渦流熱膜換熱器采用至新的渦流熱膜傳熱技術,通過改變流體運動狀態來增加傳熱效果,當介質經過渦流管表面時,強力沖刷管子表面,從而提高換熱效率。至高可達10000W/m2℃。同時這種結構實現了耐腐蝕、耐高溫、耐高壓、防結垢功能。其它類型的換熱器的流體通道為固定方向流形式,在換熱管表面形成繞流,對流換熱系數降低。

                                      據【換熱設備推廣中心】的資料顯示,渦流熱膜換熱器的至大特點在于經濟性和安全性統一。由于考慮了換熱管之間,換熱管和殼體之間流動關系,不再使用折流板強行阻擋的方式逼出湍流,而是靠換熱管之間自然誘導形成交替漩渦流,并在保證換熱管不互相摩擦的前提下保持應有的顫動力度。換熱管的剛性和柔性配置良好,不會彼此碰撞,既克服了浮動盤管換熱器之間相互碰撞造成損傷的問題,又避免了普通管殼式換熱器易結垢的問題。

                                      渦流熱膜換熱器性能特點:

                                      1.高效節能,該換熱器傳熱系數為6000-8000W/m2.0C;

                                      2.全不銹鋼制作,使用壽命長,可達20年以上,十年內出現換熱器質量問題免費更換;

                                      3.改層流為湍流,提高了換熱效率,降低了熱阻;

                                      4.換熱速度快,耐高溫(400℃),耐高壓(2.5Mpa);

                                      5.結構緊湊,占地面積小,重量輕,安裝方便,節約土建投資;

                                      6.設計靈活,規格齊全,實用針對性強,節約資金;

                                      7.應用條件廣泛,適用較大的壓力、溫度范圍和多種介質熱交換;

                                      8.維護費用低,易操作,清垢周期長,清洗方便。

                                      9.采用納米熱膜技術,顯著增大傳熱系數。

                                      10.應用領域廣闊,可廣泛用于熱電、廠礦、石油化工、城市集中供熱、食品醫藥、能源電子、機械輕工等領域。

                                      渦流熱膜換熱器性能對比:

                                      對比項目

                                      浮動盤管換熱器

                                      螺紋管換熱器

                                      渦流熱膜換熱器

                                      適用介質種類

                                      蒸汽、水

                                      蒸汽、水

                                      弱腐蝕性化工原料、蒸汽、水

                                      介質的參數范圍

                                      溫度:0-150度
                                           壓力:0-1.0MPa

                                      溫度:0-150度
                                           壓力:0-1.6MPa

                                      溫度:-40-400度
                                           壓力:0-10.0MPa

                                      熱效率

                                      熱效率=92%

                                      熱效率=93%

                                      熱效率=96%

                                      防垢性能

                                      自動除垢

                                      人工除垢

                                      具有防垢功能

                                      耐震、噪音

                                      振動較大,噪音大

                                      振動較小,噪音小

                                      振動微弱,噪音小

                                      試用壽命

                                      7年左右

                                      10年左右

                                      20年左右

                                      維修

                                      停機維修,更換管束

                                      停機維修,拔管再脹管

                                      無需維修

                                      折流擋板

                                      為提高殼程流體流速,往往在殼體內安裝一定數目與管束相互垂直的折流擋板。折流擋板不僅可防止流體短路、增加流體流速,還迫使流體按規定路徑多次錯流通過管束,使湍動程度大為增加。常用的折流擋板有圓缺形和圓盤形兩種,前者更為常用。

                                      多殼程

                                      列管式換熱器必須從結構上考慮熱膨脹的影響,采取各種補償的辦法,消除或減小熱應力,根據所采取的溫差補償措施。

                                      技術參數

                                      公稱直徑

                                      管程數

                                      管子數量

                                      換熱面積 公稱值/計算值

                                      管程通道截面積 管程通道流速為0.5m/sec時的流量m/hr

                                      公稱壓力

                                       

                                       

                                       

                                       

                                       

                                      管子長度(m)

                                      φ25×2.5

                                       

                                       

                                       

                                       

                                       

                                       

                                       

                                       

                                       

                                      1500

                                      2000

                                      3000

                                      4000

                                      6000

                                      φ25×2

                                       

                                       

                                       

                                       

                                       

                                      159

                                      1

                                      14

                                      1.51.62

                                      22.17

                                      33.27

                                       

                                       

                                      0.0044/
                                           0.0049

                                      7.92/
                                           8.82

                                       

                                      219

                                      1

                                      26

                                      3/3.00

                                      4/4.02

                                      6/6.06

                                      8/8.1

                                       

                                      0.0082/
                                           0.0090

                                      14.76/
                                           16.20

                                       

                                       

                                      2

                                      26

                                      3/3.00

                                      4/4.02

                                      6/6.06

                                      8/8.81

                                       

                                      0.0041/
                                           0.0045

                                      7.38/
                                           8.01

                                       

                                      273

                                      1

                                      44

                                      5/5.08

                                      7/5.18

                                      10/10.26

                                      14/13.72

                                      21/20.63

                                      0.0138/
                                           0.0152

                                      24.84/
                                           27.36

                                       

                                       

                                      2

                                      40

                                      5/4.62

                                      6/6.19

                                      9/9.33

                                      12/12.47

                                      19/18.76

                                      0.0063/
                                           0.0069

                                      11.24/
                                           12.42

                                       

                                      325

                                      1

                                      60

                                      7/6.93

                                      9/9.28

                                      14/14.00

                                      19/18.71

                                      28/28.13

                                      0.0188/
                                           0.0208

                                      33.84/
                                           37.44

                                       

                                       

                                      2

                                      56

                                      6/6.47

                                      9/8.66

                                      13/13.05

                                      17/17.46

                                      36/26.26

                                      0.0088/
                                           0.0097

                                      15.84/
                                           17.46

                                       

                                      400

                                      1

                                      119

                                      14/13.47

                                      18/18.41

                                      28/27.76

                                      37/37.10

                                      55/55.8

                                      0.0374/
                                           0.0412

                                      67.32/
                                           74.16

                                       

                                       

                                      2

                                      110

                                      13/12.70

                                      17/17.02

                                      26/25.66

                                      34/34.20

                                      50/51.58

                                      0.0173/
                                           0.0190

                                      31.14/
                                           34.20

                                       

                                      500

                                      1

                                      185

                                       

                                       

                                      45/4.15

                                      55/57.68

                                      85/86.74

                                      0.0581/
                                           0.0641

                                      104.58/
                                           115.38

                                       

                                       

                                      2

                                      180

                                       

                                       

                                      40/41.99

                                      55/57.68

                                      85/86.74

                                      0.0283/
                                           0.0312

                                      50.94/
                                           56.16

                                       

                                      600

                                      1

                                      269

                                       

                                       

                                      60/62.7

                                      85/83.88

                                      125/126.13

                                      0.0845/
                                           0.0932

                                      152.10/
                                           167.76

                                       

                                       

                                      2

                                      266

                                       

                                       

                                      60/32.05

                                      80/82.94

                                      125/14.72

                                      0.0418/
                                           0.0461

                                      75.24/
                                           83.98

                                       

                                      700

                                      1

                                      379

                                       

                                       

                                      90/88.41

                                      120/118.17

                                      175/177.71

                                      0.0091/
                                           0.1313

                                      214.38/
                                           236.34

                                       

                                       

                                      2

                                      358

                                       

                                       

                                      85/83.51

                                      110/111.62

                                      165/167.85

                                      0.0562/
                                           0.0620

                                      101.16/
                                           111.60

                                       

                                      800

                                      1

                                      511

                                       

                                       

                                      120/119.20

                                      160/159.16

                                      240/239.60

                                      0.1605/
                                           0.1770

                                      288.90/
                                           318.60

                                       

                                       

                                      2

                                      488

                                       

                                       

                                      115/113.83

                                      150/152.16

                                      230/228.81

                                      0.0767/
                                           0.0845

                                      138.06/
                                           152.10

                                       

                                      900

                                      1

                                      649

                                       

                                       

                                      150/151.39

                                      200/202.36

                                      305/304.3

                                      0.2039/
                                           0.2248

                                      367.02/
                                           404.46

                                       

                                       

                                      2

                                      630

                                       

                                       

                                      145/146.96

                                      195/196.44

                                      295/295.40

                                      0.0990/
                                           0.1091

                                      178.20/
                                           196.38

                                       

                                      1000

                                      1

                                      805

                                       

                                       

                                      185/187.78

                                      250/251.00

                                      375/377.45

                                      0.2529/
                                           0.2788

                                      455.22/
                                           501.74

                                       

                                       

                                      2

                                      792

                                       

                                       

                                      185/184.75

                                      245/246.95

                                      370/371.36

                                      0.1244/
                                           0.1374

                                      223.92/
                                           246.96



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