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管殼式換熱器


概述
       管殼式換熱器又称为列管式换热器,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。这种换热器可用各种結構材料(主要是金属材料)制造,能在高温、高压下使用,結構简单、造价低、流通截面较宽、易于清洗水垢;但传热系数低、占地面积大。
       管殼式換熱器有固定管板式汽-水换热器、带膨胀节管壳式汽-水换热器、浮头式汽-水换热器、U形管壳式汽-水换热器、波节型管壳式汽-水换热器、分段式水-水换热器等几种类型。主要控制参数为加热面积、热水流量、换热量、热媒参数等。

結構
       管殼式換熱器由壳体、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。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。

分類
       管殼式換熱器由于管内外流体的温度不同,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的热应力,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,管殼式換熱器可分为以下几种主要类型:
       1. 固定管板式换热器
       管束两端的管板与壳体联成一体,結構简单,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,但結構比较复杂,造价较高。
       3. U型管式换热器
       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,結構比浮头式简单,但管程不易清洗。
       4. 涡流热膜换热器
       涡流热膜换热器是采用新的涡流热膜传热技术,通过改变流体运动状态来增加传热效果,当介质经过涡流管表面时,强力冲刷管子表面,从而提高换热效率。最高可达10000W/m2℃,同时这种結構实现了耐腐蚀、耐高温、耐高压、防结垢功能。其它类型的换热器的流体通道为固定方向流形式,在换热管表面形成绕流,对流换热系数降低。

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