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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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