列管式換熱器(tubular exchanger)是目前化工及酒精生產(chǎn)上應(yīng)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(zhì) ,可分別采用普通碳鋼、紫銅、或不銹鋼制作。在進(jìn)行換熱時(shí),一種流體由封頭的連結(jié)管處進(jìn)入,在管流動(dòng),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(jìn)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(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單、緊湊、造價(jià)便宜,但管外不能機(jī)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(jìn)出口接管。通常在管外裝置一系列垂直于管束的擋板。同時(shí)管子和管板與外殼的連接都是剛性的,而管內(nèi)管外是兩種不同溫度的流體。因此,當(dāng)管壁與殼壁溫差較大時(shí),由于兩者的熱膨脹不同,產(chǎn)生了很大的溫差應(yīng)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(yīng)力必須有溫差補(bǔ)償裝置,一般在管壁與殼壁溫度相差50℃以上時(shí),為安全起見,換熱器應(yīng)有溫差補(bǔ)償裝置。但補(bǔ)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(qiáng)不高的情況。一般殼程壓強(qiáng)超過0.6Mpa時(shí)由于補(bǔ)償圈過厚,難以伸縮,失去溫差補(bǔ)償?shù)淖饔茫蛻?yīng)考慮其他結(jié)構(gòu)。
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(shí)可以自由伸縮,但在這塊管板上連接一個(gè)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(diǎn)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(dāng)兩種換熱器介質(zhì)的溫差大時(shí),不會(huì)因管束與殼體的熱膨脹量的不同而產(chǎn)生溫差應(yīng)力。其缺點(diǎn)為結(jié)構(gòu)復(fù)雜,造價(jià)高。
填料函式
這類換熱器管束一端可以自由膨脹,結(jié)構(gòu)比浮頭式簡(jiǎn)單,造價(jià)也比浮頭式低。但殼程內(nèi)介質(zhì)有外漏的可能,殼程中不應(yīng)處理易揮發(fā)、易燃、易爆和有毒的介質(zhì)。
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(bǔ)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(diǎn)是管子內(nèi)壁清洗困難,管子更換困難,管板上排列的管子少。優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,質(zhì)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(shù),通過改變流體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)來增加傳熱效果,當(dāng)介質(zhì)經(jīng)過渦流管表面時(shí),強(qiáng)力沖刷管子表面,從而提高換熱效率。至高可達(dá)10000W/m2℃。同時(shí)這種結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了耐腐蝕、耐高溫、耐高壓、防結(jié)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(duì)流換熱系數(shù)降低。
據(jù)【換熱設(shè)備推廣中心】的資料顯示,渦流熱膜換熱器的至大特點(diǎn)在于經(jīng)濟(jì)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(dòng)關(guān)系,不再使用折流板強(qiáng)行阻擋的方式逼出湍流,而是靠換熱管之間自然誘導(dǎo)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(yīng)有的顫動(dòng)力度。換熱管的剛性和柔性配置良好,不會(huì)彼此碰撞,既克服了浮動(dòng)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(jié)垢的問題。
渦流熱膜換熱器性能特點(diǎn):
1.高效節(jié)能,該換熱器傳熱系數(shù)為6000-8000W/m2.0C;
2.全不銹鋼制作,使用壽命長,可達(dá)20年以上,十年內(nèi)出現(xiàn)換熱器質(zhì)量問題免費(fèi)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(jié)構(gòu)緊湊,占地面積小,重量輕,安裝方便,節(jié)約土建投資;
6.設(shè)計(jì)靈活,規(guī)格齊全,實(shí)用針對(duì)性強(qiáng),節(jié)約資金;
7.應(yīng)用條件廣泛,適用較大的壓力、溫度范圍和多種介質(zhì)熱交換;
8.維護(hù)費(fèi)用低,易操作,清垢周期長,清洗方便。
9.采用納米熱膜技術(shù),顯著增大傳熱系數(shù)。
10.應(yīng)用領(lǐng)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(jī)械輕工等領(lǐng)域。
渦流熱膜換熱器性能對(duì)比:
對(duì)比項(xiàng)目 | 浮動(dòng)盤管換熱器 | 螺紋管換熱器 | 渦流熱膜換熱器 |
適用介質(zhì)種類 | 蒸汽、水 | 蒸汽、水 | 弱腐蝕性化工原料、蒸汽、水 |
介質(zhì)的參數(shù)范圍 | 溫度:0-150度 | 溫度:0-150度 | 溫度:-40-400度 |
熱效率 | 熱效率=92% | 熱效率=93% | 熱效率=96% |
防垢性能 | 自動(dòng)除垢 | 人工除垢 | 具有防垢功能 |
耐震、噪音 | 振動(dòng)較大,噪音大 | 振動(dòng)較小,噪音小 | 振動(dòng)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(jī)維修,更換管束 | 停機(jī)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(nèi)安裝一定數(shù)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(cuò)流通過管束,使湍動(dòng)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(jié)構(gòu)上考慮熱膨脹的影響,采取各種補(bǔ)償?shù)霓k法,消除或減小熱應(yīng)力,根據(jù)所采取的溫差補(bǔ)償措施。
技術(shù)參數(shù)
公稱直徑 | 管程數(shù) | 管子數(shù)量 | 換熱面積 公稱值/計(jì)算值 | 管程通道截面積 管程通道流速為0.5m/sec時(shí)的流量m/hr | 公稱壓力 |
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管子長度(m) | φ25×2.5 |
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1500 | 2000 | 3000 | 4000 | 6000 | φ25×2 |
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159 | 1 | 14 | 1.51.62 | 22.17 | 33.27 |
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| 0.0044/ | 7.92/ |
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219 | 1 | 26 | 3/3.00 | 4/4.02 | 6/6.06 | 8/8.1 |
| 0.0082/ | 14.76/ |
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| 2 | 26 | 3/3.00 | 4/4.02 | 6/6.06 | 8/8.81 |
| 0.0041/ | 7.38/ |
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273 | 1 | 44 | 5/5.08 | 7/5.18 | 10/10.26 | 14/13.72 | 21/20.63 | 0.0138/ | 24.84/ |
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| 2 | 40 | 5/4.62 | 6/6.19 | 9/9.33 | 12/12.47 | 19/18.76 | 0.0063/ | 11.24/ |
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325 | 1 | 60 | 7/6.93 | 9/9.28 | 14/14.00 | 19/18.71 | 28/28.13 | 0.0188/ | 33.84/ |
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| 2 | 56 | 6/6.47 | 9/8.66 | 13/13.05 | 17/17.46 | 36/26.26 | 0.0088/ | 15.84/ |
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400 | 1 | 119 | 14/13.47 | 18/18.41 | 28/27.76 | 37/37.10 | 55/55.8 | 0.0374/ | 67.32/ |
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| 2 | 110 | 13/12.70 | 17/17.02 | 26/25.66 | 34/34.20 | 50/51.58 | 0.0173/ | 31.14/ |
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500 | 1 | 185 |
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| 45/4.15 | 55/57.68 | 85/86.74 | 0.0581/ | 104.58/ |
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| 2 | 180 |
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| 40/41.99 | 55/57.68 | 85/86.74 | 0.0283/ | 50.94/ |
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600 | 1 | 269 |
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| 60/62.7 | 85/83.88 | 125/126.13 | 0.0845/ | 152.10/ |
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| 2 | 266 |
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| 60/32.05 | 80/82.94 | 125/14.72 | 0.0418/ | 75.24/ |
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700 | 1 | 379 |
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| 90/88.41 | 120/118.17 | 175/177.71 | 0.0091/ | 214.38/ |
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| 2 | 358 |
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| 85/83.51 | 110/111.62 | 165/167.85 | 0.0562/ | 101.16/ |
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800 | 1 | 511 |
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| 120/119.20 | 160/159.16 | 240/239.60 | 0.1605/ | 288.90/ |
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| 2 | 488 |
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| 115/113.83 | 150/152.16 | 230/228.81 | 0.0767/ | 138.06/ |
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900 | 1 | 649 |
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| 150/151.39 | 200/202.36 | 305/304.3 | 0.2039/ | 367.02/ |
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| 2 | 630 |
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| 145/146.96 | 195/196.44 | 295/295.40 | 0.0990/ | 178.20/ |
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1000 | 1 | 805 |
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| 185/187.78 | 250/251.00 | 375/377.45 | 0.2529/ | 455.22/ |
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| 2 | 792 |
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| 185/184.75 | 245/246.95 | 370/371.36 | 0.1244/ | 223.92/ |