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管殼式換熱器由殼體、傳熱管束、管板、折流板(擋板)和管箱等部件組成。殼體多為圓筒形,內(nèi)部裝有管束,管束兩端固定在管板上。故凡允許流體相互混合的場合,都可以采用混合式熱交換器,例如氣體的洗滌與冷卻、循環(huán)水的冷卻、汽-水之間的混合加熱、蒸汽的冷凝等等。進(jìn)行換熱的冷熱兩種流體,一種在管內(nèi)流動,稱為管程流體;另一種在管外流動,稱為殼程流體。為提高管外流體的傳熱分系數(shù),通常在殼體內(nèi)安裝若干擋板。擋板可提高殼程流體速度,迫使流體按規(guī)定路程多次橫向通過管束,增強流體湍流程度。換熱管在管板上可按等邊三角形或正方形排列。等邊三角形排列較緊湊,管外流體湍動程度高,傳熱分系數(shù)大;正方形排列則管外清洗方便,適用于易結(jié)垢的流體。
管殼式換熱器的主要控制參數(shù)為加熱面積、熱水流量、換熱量、熱媒參數(shù)等。
流體每通過管束一次稱為一個管程;每通過殼體一次稱為一個殼程。圖示為簡單的單殼程單管程換熱器,簡稱為1-1型換熱器。為提高管內(nèi)流體速度,可在兩端管箱內(nèi)設(shè)置隔板,將全部管子均分成若干組。這樣流體每次只通過部分管子,因而在管束中往返多次,這稱為多管程。同樣,為提高管外流速,也可在殼體內(nèi)安裝縱向擋板,迫使流體多次通過殼體空間,稱為多殼程。多管程與多殼程可配合應(yīng)用。
分類概述壓力容器的分類方法,從使用、制造和監(jiān)檢的角度分類,有以下幾種。
壓力容器
(1)按承受壓力的等級分為:低壓容器、中壓容器、高壓容器和超高壓容器。
(2)按盛裝介質(zhì)分為:非、無毒;或有毒。
(3)按工藝過程中的作用不同分為:
①反應(yīng)容器:用于完成介質(zhì)的物理、化學(xué)反應(yīng)的容器。(1)反應(yīng)壓力容器(代號R):主要是用于完成介質(zhì)的物理、化學(xué)反應(yīng)的壓力容器,如反應(yīng)器、反應(yīng)釜、分解鍋、硫化罐、分解塔、聚合釜、高壓釜、超高壓釜、合成塔、變換爐、蒸煮鍋、蒸球、蒸壓釜、煤氣發(fā)生爐等。由于管板與殼體、管子都焊在一起,位量完全固定不變,故稱固定管板式。
U型管換熱器優(yōu)缺點
U型管換熱器的優(yōu)缺點
優(yōu)點:U型管換熱器僅有一個管板,管子兩端均固定于同一管板上,管子可以自由伸縮,無熱應(yīng)力,熱補償性能好;管程采用兩管程,流程較長,流速較高,傳熱性能較好,承壓能力強,管束可從殼體內(nèi)抽出,便于檢修和清洗,且結(jié)構(gòu)簡單,造價便宜。
缺點:編輯由于受彎管曲率半徑的限制,其換熱管排布較少,管束內(nèi)層管間距較大,管板的利用率較低,殼程流體易形成短路,對傳熱不利。當(dāng)管子泄漏損壞時,只有管束外圍處的U形管才便于更換,內(nèi)層換熱管壞了不能更換,只能堵死,而且壞一根U形管相當(dāng)于壞兩根管,報廢率較高。列管式換熱器的結(jié)構(gòu)比較簡單、緊湊、造價便宜,但管外不能機(jī)械清洗。
按傳熱方式分類:換熱器可以分為間壁式換熱器、蓄熱式換熱器、流體連接間接式換熱器、直接接觸式換熱器、復(fù)式換熱器;按用途分類:其分為加熱器、預(yù)熱器、過熱器、蒸發(fā)器;按結(jié)構(gòu)可分為:浮頭式換熱器、固定管板式換熱器、U形管板換熱器、板式換熱器等。
1. 浮頭式換熱器優(yōu)點:消除溫差應(yīng)力,可在高溫、高壓下工作,一般溫度小于等于450度,壓力小于等于6.4兆帕;換熱器管束可以抽出清洗,可用于易結(jié)垢的場合或管程容易腐蝕的場合。缺點:結(jié)構(gòu)復(fù)雜,小浮頭容易發(fā)生內(nèi)漏。金屬材料消耗大,成本比普通換熱器高20%左右。2. 列管式換熱器優(yōu)點:結(jié)構(gòu)簡單、緊湊,造價便宜;缺點:管外不能機(jī)械清洗,管壁與殼壁存在較大的溫差應(yīng)力;換熱器類型立式:熱虹吸式、強制循環(huán)式臥式:熱虹吸式、強制循環(huán)式、釜式再沸器、內(nèi)置式再沸器立式熱虹吸:▲循環(huán)推動力:釜液和換熱器傳熱管氣液混合物的密度差。3. U型管換熱器優(yōu)點:管束可以自由伸縮,管殼之間無熱應(yīng)力,管程為兩管程,流程長,換熱效果好,承壓能力強;管束可以殼體抽出,便于檢修清洗,且結(jié)構(gòu)簡單,造價便宜;缺點:管內(nèi)清洗不便,管束中間管子難以更換,管子分布不夠緊湊,殼程流體易短路而影響殼程換熱,且管子會出現(xiàn)彎曲減薄,所以直管部分需要較厚的管子,限制了它的使用場合,該換熱器僅適用于管殼程溫差較大,或殼程介質(zhì)易結(jié)垢且管程介質(zhì)清潔,高溫、高壓、腐蝕性強的場合。