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管壳式换热器



概述
       管壳式换热器又称为列管式换热器。是以封闭在壳体中管束的壁面作为传热面的间壁式换热器。这种换热器可用各种结构材料(主要是金属材料)制造,能在高温、高压下使用,结构简单、造价低、流通截面较宽、易于清洗水垢;但传热系数低、占地面积大。
       管壳式换热器有固定管板式汽-水换热器、带膨胀节管壳式汽-水换热器、浮头式汽-水换热器、U形管壳式汽-水换热器、波节型管壳式汽-水换热器、分段式水-水换热器等几种类型。主要控制参数为加热面积、热水流量、换热量、热媒参数等。

结构
       管壳式换热器由壳体、传热管束、管板、折流板(挡板)和管箱等部件组成。壳体多为圆筒形,内部装有管束,管束两端固定在管板上。进行换热的冷热两种流体,一种在管内流动,称为管程流体;另一种在管外流动,称为壳程流体。为提高管外流体的传热分系数,通常在壳体内安装若干挡板。挡板可提高壳程流体速度,迫使流体按规定路程多次横向通过管束,增强流体湍流程度。换热管在管板上可按等边三角形或正方形排列。等边三角形排列较紧凑,管外流体湍动程度高,传热分系数大;正方形排列则管外清洗方便,适用于易结垢的流体。
       流体每通过管束一次称为一个管程;每通过壳体一次称为一个壳程。为提高管内流体速度,可在两端管箱内设置隔板,将全部管子均分成若干组。这样流体每次只通过部分管子,因而在管束中往返多次,这称为多管程。同样,为提高管外流速,也可在壳体内安装纵向挡板,迫使流体多次通过壳体空间,称为多壳程。多管程与多壳程可配合应用。

分类
       管壳式换热器由于管内外流体的温度不同,换热器的壳体与管束的温度也不同。如果两温度相差很大,换热器内将产生很大的热应力,导致管子弯曲、断裂,或从管板上拉脱。因此,当管束与壳体温度差超过50℃时,需采取适当补偿措施,以消除或减少热应力。根据所采用的补偿措施,管壳式换热器可分为以下几种主要类型:
       1. 固定管板式换热器
       管束两端的管板与壳体联成一体,结构简单,但只适用于冷热流体温度差不大,且壳程不需机械清洗时的换热操作。当温度差稍大而壳程压力又不太高时,可在壳体上安装有弹性的补偿圈,以减小热应力。
       2. 浮头式换热器
       管束一端的管板可自由浮动,完全消除热应力,且整个管束可从壳体中抽出,便于机械清洗和检修。浮头式换热器的应用较广,但结构比较复杂,造价较高。
       3. U型管式换热器
       每根换热管皆弯成U形,两端分别固定在同一管板上下两区,借助于管箱内的隔板分成进出口两室。此种换热器完全消除了热应力,结构比浮头式简单,但管程不易清洗。
       4. 涡流热膜换热器
       涡流热膜换热器是采用新的涡流热膜传热技术,通过改变流体运动状态来增加传热效果,当介质经过涡流管表面时,强力冲刷管子表面,从而提高换热效率。最高可达10000W/m2℃,同时这种结构实现了耐腐蚀、耐高温、耐高压、防结垢功能。其它类型的换热器的流体通道为固定方向流形式,在换热管表面形成绕流,对流换热系数降低。

特点
       高效节能,该换热器传热系数为6000-8000W/m2℃;
       全不锈钢制作,使用寿命长,可达20年以上;
       改层流为湍流,提高了换热效率,降低了热阻;
       换热速度快,耐高温(400℃),耐高压(2.5Mpa);
       结构紧凑,占地面积。?亓壳,安装方便,节约土建投资;
       设计灵活,规格齐全,实用针对性强,节约资金;
       应用条件广泛,适用较大的压力、温度范围和多种介质热交换;
       维护费用低,易操作,清垢周期长,清洗方便;
       采用纳米热膜技术,显著增大传热系数;
       应用领域广泛,可用于热电、厂矿、石油化工、城市集中供热、食品医药、能源电子、机械轻工等领域;
       传热管采用外表面轧制翅片的铜管,导热系数高,换热面积大;
       导流板引导壳程流体在换热器内呈折线形连续流动,导流板间距可根据流速进行调节,结构坚固,能满足大流量、脉动频率高的壳程流体换热;
       当壳程流体为油液时,适用于粘度低和较清洁的油液换热。

主要技术参数
公称
直径
管程
管子
数量
换热面积
公称值/计算值
管程通道截面积 管程通道流速为0.5m/sec时的流量m/hr 公称
压力
管子长度(m) φ25×2.5
1500 2000 3000 4000 6000 φ25×2
159 14 1.51.62 22.17 33.27     0.0044/ 0.0049 7.92/ 8.82 0.25
219 26 3/3.00 4/4.02 6/6.06 8/8.1   0.0082/ 0.0090 14.76/ 16.20 0.6
  26 3/3.00 4/4.02 6/6.06 8/8.81   0.0041/ 0.0045 7.38/ 8.01 1.0
273 44 5/5.08 7/5.18 10/10.26 14/13.72 21/20.63 0.0138/ 0.0152 24.84/ 27.36 1.6
  40 5/4.62 6/6.19 9/9.33 12/12.47 19/18.76 0.0063/ 0.0069 11.24/ 12.42 2.5
325 60 7/6.93 9/9.28 14/14.00 19/18.71 28/28.13 0.0188/ 0.0208 33.84/ 37.44 0.6
  56 6/6.47 9/8.66 13/13.05 17/17.46 36/26.26 0.0088/ 0.0097 15.84/ 17.46 1.0
400 119 14/13.47 18/18.41 28/27.76 37/37.10 55/55.8 0.0374/ 0.0412 67.32/ 74.16 1.6
  110 13/12.70 17/17.02 26/25.66 34/34.20 50/51.58 0.0173/ 0.0190 31.14/ 34.20 2.5
500 185     45/4.15 55/57.68 85/86.74 0.0581/ 0.0641 104.58/ 115.38  
  180     40/41.99 55/57.68 85/86.74 0.0283/ 0.0312 50.94/ 56.16  
600 269     60/62.7 85/83.88 125/126.13 0.0845/ 0.0932 152.10/ 167.76  
  266     60/32.05 80/82.94 125/14.72 0.0418/ 0.0461 75.24/ 83.98  
700 379     90/88.41 120/118.17 175/177.71 0.0091/ 0.1313 214.38/ 236.34  
  358     85/83.51 110/111.62 165/167.85 0.0562/ 0.0620 101.16/ 111.60  
800 511     120/119.20 160/159.16 240/239.60 0.1605/ 0.1770 288.90/ 318.60  
  488     115/113.83 150/152.16 230/228.81 0.0767/ 0.0845 138.06/ 152.10  
900 649     150/151.39 200/202.36 305/304.3 0.2039/ 0.2248 367.02/ 404.46  
  630     145/146.96 195/196.44 295/295.40 0.0990/ 0.1091 178.20/ 196.38  
1000 805     185/187.78 250/251.00 375/377.45 0.2529/ 0.2788 455.22/ 501.74  
  792     185/184.75 245/246.95 370/371.36 0.1244/ 0.1374 223.92/ 246.96  



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