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管壳式换热器的有效设计
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冷冻机/热交换设备展厅
冷却塔, 冷凝器, 冷却器, 蒸发器, 集热器, ...
1.管壳式换热器是基本部件

·壳体
·外头盖
·换热管
·管箱
·管箱盖板
·管板
·折流板
·接管

其他零部件还有;拉杆和定距管、分隔板、防冲板、纵向隔板、密封条和支座等。

2.根据结构进行分类

2.1固定管板换热器

固定管板换热器,其管子两端与管板牢固连接,管板焊在壳体上。这种结构有可拆卸的管箱盖板、封头式管箱以及整体管板等几种形式。

固定管板换热器因其结构简单,故具有造价低的优点。实际上,只要不在壳体上设置膨胀节,它就是造价最低的一种结构形式。还有一些其他优点,如把管箱盖板拆卸后即可对管内进行机械清洗,且由于没有法兰连接,壳程流体的泄露量最小。

固定管板换热器的缺点是,因管束固定在壳体上而不能拆卸,故管外侧无法进行机械清洗。因此,其使用受到了要求管外介质干净的限制。但若有令人满意的化学清洗方法可用,那么,该换热器也可用到壳程有污垢的场合。

万一管子与壳体之间存在较大的温差,管板又不能吸收其温差,此时需要增设一个膨胀节,这势必会在很大程度上抵消了其造价低的这一优点。

2.2 U形管换热器

顾名思义,U形管换热器的管子被弯成U字形状,且只有一块管板。但是,单管板造价较低这一优点,却被U形管弯制及要求壳体直径增大(根据U形管的最小弯曲半径)而增加的费用所抵消,因此该换热器的造价与固定管板换热器相当。

U形管换热器的优点在于一端是无约束的,因此管束可以自由伸缩。此外,由于管束可以拉出,U形管束可以进行管外清洗。其缺点是管内不能进行有效的清洗,因此,要清洗只有用可伸缩的旋转清洗头。

2.3浮头换热器

浮头式换热器是管壳式换热气中应用最广泛且造价最贵的换热器。一块管板想对固定于壳体上,另一块可以在壳内自由“活动”。这种结构不仅可对管内外进行清洗,且允许管束的自由胀缩。因此可将其用到管内外介质都比较脏的场合,如炼油厂中的一些装置。

浮头式换热器有许多种结构形式,其中使用最普遍的有两种,即带钩圈的可抽式浮头及可抽式浮头。

3.根据用途惊醒的分类

大体上,可按单相流(液体或气体的加热或冷却)及两相流(冷凝或气化)来划分,管壳式换热器有管程和壳程,故可按几种用途来划分:

·单相(无论是壳程或管程)
·冷凝(一侧有冷凝,另一侧单相)
·气化(一侧气化,另一侧单相)

冷凝/气化(一侧气化,另一侧冷凝)

下列术语还要经常用到:

热交换器:两侧均为单相且均为工艺物流(即一种公用介质也没有)

加热器:一侧物流为工艺流体,另一侧为公用的加热介质,如蒸汽或热油。

冷凝器:一侧物流为冷凝气,另一侧为冷却水或空气。

深冷器:一侧物流为低于大气温度下被冷凝的工艺流体,另一侧为沸腾制冷剂或工艺流体。

4.设计数据

在开始设计前,让我们看看实际传热设计中由工艺人员应该提供的一些数据。

(1) 两物流的流量。
(2) 两物流的进出口温度。
(3) 两物流的操作压力:对气体介质十分必要,特别是没有提供气体的密度时,但对液相介质而言,因其特性并未随压力而改变,因此就不一定需要。
(4) 两物流允许的压力降。
(5) 垢阻。
(6) 物理性质:包括黏度、热导率、密度、比热、特别是进出口温度下的物性。
(7)热负荷。
(8) 换热器的类型。
(9) 管线规格。
(10) 换热管规格。
(11) 壳体最大直径。
(12) 结构材料。

5.管程设计

6.传热系数

7.压力降(end)
文章内容仅供参考 (投稿) (11/28/2007)
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