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        塔器設備

        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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