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換熱機組

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管殼式換熱機組


管殼式換熱器(shell and tube heat exchanger)又稱列管式換熱器。是以封閉在殼體中管束的壁面作为傳熱面的間壁式換熱器。这種換熱器結構較簡單,操作可靠,可用各種結構材料(主要是金屬材料)制造,能在高溫、高壓下使用,是目前應用最廣的類型。
結構
管殼式換熱器由殼體、傳熱管束、管闆、折流闆(擋闆)和管箱等部件組成。殼體多为圓筒形,内部裝有管束,管束兩端固定在管闆上。進行換熱的冷熱兩種流體,一種在管内流动,稱为管程流體;另一種在管外流动,稱为殼程流體。为提高管外流體的傳熱分系數,通常在殼體内安裝若幹擋闆。擋闆可提高殼程流體速度,迫使流體按規定路程多次橫向通過管束,增強流體湍流程度。換熱管在管闆上可按等邊三角形或正方形排列。等邊三角形排列較緊湊,管外流體湍动程度高,傳熱分系數大;正方形排列則管外清洗方便,适用于易結垢的流體。
FPR浮动盘管容積式換熱器
FPR浮动盘管容積式換熱器
流體每通過管束一次稱为一個管程;每通過殼體一次稱为一個殼程。圖示为最簡單的單殼程單管程換熱器,簡稱为1-1型換熱器。为提高管内流體速度,可在兩端管箱内設置隔闆,将全部管子均分成若幹組。这樣流體每次隻通過部分管子,因而在管束中往返多次,这稱为多管程。同樣,为提高管外流速,也可在殼體内安裝縱向擋闆,迫使流體多次通過殼體空間,稱为多殼程。多管程與多殼程可配合應用。
類型
管殼式換熱器由于管内外流體的溫度不同,因之換熱器的殼體與管束的溫度也不同。如果兩溫度相差很大,換熱器内将産生很大熱應力,導致管子彎曲、斷裂,或從管闆上拉脫。因此,當管束與殼體溫度差超過50℃時,需采取适當補償措施,以消除或減少熱應力。根據所采用的補償措施,管殼式換熱器可分为以下幾種主要類型:
①固定管闆式換熱器管束兩端的管闆與殼體聯成一體,結構簡單,但隻适用于冷熱流體溫度差不大,且殼程不需機械清洗時的換熱操作。當溫度差稍大而殼程壓力又不太高時,可在殼體上安裝有彈性的補償圈,以減小熱應力。
②浮頭式換熱器管束一端的管闆可自由浮动,完全消除了熱應力;且整個管束可從殼體中抽出,便于機械清洗和檢修。浮頭式換熱器的應用較廣,但結構比較複雜,造价較高。
③ U型管式換熱器 每根換熱管皆彎成U形,兩端分别固定在同一管闆上下兩區,借助于管箱内的隔闆分成進出口兩室。此種換熱器完全消除了熱應力,結構比浮頭式簡單,但管程不易清洗。
④渦流熱膜換熱器渦流熱膜換熱器采用最新的渦流熱膜傳熱技術,通過改變流體運动狀态来增加傳熱效果,當介質经過渦流管表面時,強力沖刷管子表面,從而提高換熱效率。最高可达10000W/m2℃。同時这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为固定方向流形式,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】的资料顯示,渦流熱膜換熱器的最大特點在于经濟性和安全性統一。由于考慮了換熱管之間,換熱管和殼體之間流动關系,不再使用折流闆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动力度。換熱管的剛性和柔性配置良好,不會彼此碰撞,既克服了浮动盘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。