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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(jié))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(yōu)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(fā)、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(yōu)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(tài)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(tǒng)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(jié)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(jié)約土建投資;

6.設計靈活,規(guī)格齊全,實用針對性強,節(jié)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(yī)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(guī)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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