管壳式换热器也称为管式换热器。间壁式换热器是传热表面,其在壳体中的管束的壁表面上封闭。该换热器结构简单,运行可靠,可采用各种结构材料(主要是金属材料)制造,可在高温高压下使用,是目前应用广泛的换热器。
管壳式换热器由壳体,传热管束,管板,挡板(挡板)和管箱组成。管壳式换热器壳体大多为圆柱形,管束内部设置,管束的两端固定在管板上。进行热交换的两种类型的热和冷流体,一种在管中流动,称为管流体流体,另一种在管外流动,称为壳侧流体。为了增加管外流体的传热系数,通常在壳体中安装许多挡板。挡板增加了壳侧流体的速度,迫使流体在路径上多次横向通过管束,增强了流体湍流。热交换管可以等边三角形或正方形布置在管板。等边三角形排列紧凑,管外流体高度湍流,传热系数大;方形布置便于在管外清洁,适用于易于扩展的流体。
管壳式换热器类型有哪些呢?
管壳式换热器由于管内外流体的温度不同,因之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热应力,导致管子弯曲、断裂,或从管板上拉脱。
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,四平换热器介绍管壳式换热器的主要类型可分为以下几种:
一、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。
二、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。
三、涡流热膜换热器涡流热膜换热器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。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。
四、浮头式换热器管束一端的管板可自由浮动,完全消除了热应力;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。
换热设备在长时间换热过程中,会产生污垢,导致换热器被堵塞,当然换热效率也是会降低的,因此也就没有了原有的换热效果了。
长时间的水垢塞,导致换热工况恶化,换热器的传热面超过额定温度或者局部过热,可能引发换热器裂纹爆管,引发事故。所用能耗增加,达不到节能的效果。污垢积聚威胁到换热器的安全运行,并且缩短换热器的使用年限,使得换热器面临设备停机、维修,严重者就需要报废原来的换热器更换新设备使用。
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