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浮頭式換熱器管束一端的管板可自由浮動(dòng),完全消除了熱應(yīng)力;且整個(gè)管束可從殼體中抽出,便于機(jī)械清洗和檢修。浮頭式換熱器的應(yīng)用較廣,但結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,造價(jià)較高。
U型管式換熱器 每根換熱管皆彎成U形,兩端分別固定在同一管板上下兩區(qū),借助于管箱內(nèi)的隔板分成進(jìn)出口兩室。此種換熱器完全消除了熱應(yīng)力,結(jié)構(gòu)比浮頭式簡(jiǎn)單,但管程不易清洗。
填料函式換熱器 填料函式換熱器其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是管板只有一端與殼體固定連接,另一端采用填料函密封。管束可以自由伸縮,不會(huì)產(chǎn)生因殼壁與管壁溫差而引起的溫差應(yīng)力。
填料函式換熱器的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)較浮頭式換熱器簡(jiǎn)單,制造方便,耗材少,造價(jià)低;管束可從殼體內(nèi)抽出,管內(nèi)、管間均能進(jìn)行清洗,維修方便。其缺點(diǎn)是填料函耐壓不高,一般小于4.0MPa;
殼程介質(zhì)可能通過填料函外漏,對(duì)、、有毒和貴重的介質(zhì)不適用。填料函式換熱器適用于管、殼壁溫差較大或介質(zhì)易結(jié)垢,需經(jīng)常清理且壓力不高的場(chǎng)合。
管殼式換熱器設(shè)計(jì)所需考慮的因素
換熱設(shè)備的類型很多,對(duì)每種特定的傳熱工況,通過優(yōu)化選型都會(huì)得到一種的設(shè)備型號(hào),如果將這個(gè)型號(hào)的設(shè)備使用到其他工況,則傳熱的效果可能有很大的改變。因此,針對(duì)具體工況選擇換熱器類型,是很重要和復(fù)雜的工作。對(duì)管殼式換熱器的設(shè)計(jì),有以下因素值得考慮。
1、流速的選擇
流速是換熱器設(shè)計(jì)的重要變量,提高流速則提高傳熱系數(shù),同時(shí)壓力降與功耗也會(huì)隨之增加,如果采用泵送流體,應(yīng)考慮將壓力降盡量消耗在換熱器上而不是調(diào)節(jié)閥上,這樣可依靠提高流速來(lái)提高傳熱效果。
允許壓力降的選擇
選擇較大的壓力降可以提高流速,從而增強(qiáng)傳熱效果減少換熱面積。但是較大的壓力降也使得泵的操作費(fèi)用增加。合適的壓力降值需要以換熱器年總費(fèi)用為目標(biāo),反復(fù)調(diào)整設(shè)備尺寸,進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算而得出。
在大多數(shù)設(shè)備中,可能會(huì)發(fā)現(xiàn)一側(cè)的熱阻明顯的高于另一側(cè),此側(cè)的熱阻成為控制熱阻。可殼程的熱阻是控制側(cè)時(shí),可以用增加折流板塊數(shù)或者縮小殼徑的方法,來(lái)增加殼側(cè)流體流速、減少傳熱熱阻,但是減少折流板間距是有限制的,一般不能小于殼徑的1/5或50mm。當(dāng)管程的熱阻是控制側(cè)時(shí),則依靠增加管成熟來(lái)增加流體流速。