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管殼式換熱器


概述
       管殼式換熱器又稱為列管式換熱器,是以封閉在殼體中管束的壁面作為傳熱面的間壁式換熱器。這種換熱器可用各種結構材料(主要是金屬材料)制造,能在高溫、高壓下使用,結構簡單、造價低、流通截面較寬、易于清洗水垢;但傳熱系數低、占地面積大。
       管殼式換熱器有固定管板式汽-水換熱器、帶膨脹節管殼式汽-水換熱器、浮頭式汽-水換熱器、U形管殼式汽-水換熱器、波節型管殼式汽-水換熱器、分段式水-水換熱器等幾種類型。主要控制參數為加熱面積、熱水流量、換熱量、熱媒參數等。

結構
       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,內部裝有管束,管束兩端固定在管板上。進行換熱的冷熱兩種流體,一種在管內流動,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,通常在殼體內安裝若干擋板。擋板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,傳熱分系數大;正方形排列則管外清洗方便,適用于易結垢的流體。
       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。為提高管內流體速度,可在兩端管箱內設置隔板,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用。

分類
       管殼式換熱器由于管內外流體的溫度不同,換熱器的殼體與管束的溫度也不同。如果兩溫度相差大,換熱器內將產生大的熱應力,導致管子彎曲、斷裂,或從管板上拉脫。因此,當管束與殼體溫度差超過50℃時,需采取適當補償措施,以消除或減少熱應力。根據所采用的補償措施,管殼式換熱器可分為以下幾種主要類型:
       1. 固定管板式換熱器
       管束兩端的管板與殼體聯成一體,結構簡單,但只適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
       管束一端的管板可自由浮動,完全消除熱應力,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,但結構比較復雜,造價較高。
       3. 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,借助于管箱內的隔板分成進出口兩室。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
       渦流熱膜換熱器是采用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。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。

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