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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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