管壳式换热器又称列管式换热器。
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。这种换热器结构较简单,操作可靠,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,是目前应用广的类型。
管壳式换热器结构与类型
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。
管壳式换热器设计所需考虑的因素
换热设备的类型很多,对每种特定的传热工况,通过优化选型都会得到一种的设备型号,如果将这个型号的设备使用到其他工况,则传热的效果可能有很大的改变。因此,针对具体工况选择换热器类型,是很重要和复杂的工作。常用的固定结构有两种,即拉杆定距管结构和点焊结构,见图所示:a)拉杆定距管结构,用于换热管外径大于或等于19mm的管束。对管壳式换热器的设计,有以下因素值得考虑。
流速的选择
流速是换热器设计的重要变量,提高流速则提高传热系数,同时压力降与功耗也会随之增加,如果采用泵送流体,应考虑将压力降尽量消耗在换热器上而不是调节阀上,这样可依靠提高流速来提高传热效果。
采用较高的流速有两个好处:一是提高总传热系数,从而减小换热面积;二是减少在管子表面生成污垢的可能性。但是也相应的增加了阻力和动力的消耗,所以需要进行经济比较才能后确定适宜的流速。
此外在选择流速上,还必须考虑结构上的要求。为了避免设备的严重磨损,所算出的流速不应超过允许的经验流速。
换热器分类:
管壳式换热器根据结构特点可分为下列两类。
1.刚性结构的管壳式换热器:这种换热器又成为固定管板式,通常可分为单管程和多管程两种。它的优点是结构简单紧凑、造价便宜和应用较广;缺点是管外不能进行机械清洗。
2.具有温差补偿装置的管壳式换热器:它可使受热部分自由膨胀。该结构形式又可分成:
① 浮头式换热器:这种换热器的一端管板能自由伸缩,即所谓“浮头”。他适用于管壁和壳壁温差大,管束空间经常清洗。但它的结构较复杂,加工制造的费用较高。
② U形管式换热器:它只有一块管板,因此管子在受热或冷却时,可以自由伸缩。这种换热器的结构简单,但制造弯管的工作量较大,且由于管子需要有一定的弯曲半 径,管板的利用率较差,管内进行机械清洗困难,拆换管子也不容易,因此要求通过管内的流体是清洁的。管束是管壳式换热器的核心,其中换热管作为导热元件,决定换热器的热力性能。这种换热器可用于温差变化大,高温或高压的场合。
③ 填料函式换热器:它有两种形式,一种是在管板上的每根管子的端部都有单独的填料密封,以保证管子的自由伸缩,当换热器内的管子数目很少时,才采用这种结 构,但管距比一般换热器要大,结构复杂。另一种形式是在列管的一端与外壳做成浮动结构,在浮动处采用整体填料函密封,结构较简单,但此种结构不易用在直径 大、压力高的情况。管壳式换热器管壳式换热器小知识构成:管壳式换热器由管箱、壳体、管束等主要元件构成。填料函式换热器现在很少采用。
管壳式换热器
膨胀节的设置
在固定管板换热器中,由于管程内流体与管程流体之间具有温差,而换热器和壳体与管版固定连接,这样在使用状态时,壳体与管子之间有膨胀差存在,壳体和管子受 到轴向载荷。③U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。为了避免壳体和换热器***、换热器失稳、换热管从管板上拉脱,就应设置膨胀节,以降低壳体和换热器的轴向载荷。
一般在壳体和换热器壁温差较大时,需考虑设置膨胀节,在管板计算中,按有温差的各种共况计算出σt、σc 、q ,其中有一个不合格时,就需增加膨胀节。
σt——换热管轴向应力
σc——壳程圆筒轴向应力
q——换热管与管板连接的拉脱力
版权所有©2025 产品网