換熱器設(shè)計(jì)思路及相關(guān)知識(shí)

換熱器設(shè)計(jì)思路及相關(guān)知識(shí)一、前言換熱器分類：管殼式換熱器根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可分為下列兩類。1.剛性結(jié)構(gòu)的管殼式換熱器： 這種換熱器又成為固定管板式，通?？煞譃閱喂艹毯投喙艹虄煞N。 它的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、 造價(jià)便宜和應(yīng)用較廣；缺點(diǎn)是管外不能進(jìn)行機(jī)械清洗。2.具有溫差補(bǔ)償裝置的管殼式換熱器：它可使受熱部分自由膨脹。該結(jié)構(gòu)形式又可分成：①浮頭式換熱器：這種換熱器的一端管板能自由伸縮，即所謂“浮頭”。他適用于管壁和殼壁溫差大，管束空間經(jīng)常清洗。但它的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，加工制造的費(fèi)用較高。U形管式換熱器：它只有一塊管板，因此管子在受熱或冷卻時(shí)，可以自由伸縮。這種換熱器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但制造彎管的工作量較大，且由于管子需要有一定的彎曲半徑，管板的利用率較差，管內(nèi)進(jìn)行機(jī)械清洗困難，拆換管子也不容易，因此要求通過(guò)管內(nèi)的流體是清潔的。這種換熱器可用于溫差變化大，高溫或高壓的場(chǎng)合。③填料函式換熱器：它有兩種形式，一種是在管板上的每根管子的端部都有單獨(dú)的填料密封，以保證管子的自由伸縮，當(dāng)換熱器內(nèi)的管子數(shù)目很少時(shí)，才采用這種結(jié)構(gòu)，但管距比一般換熱器要大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。另一種形式是在列管的一端與外殼做成浮動(dòng)結(jié)構(gòu)，在浮動(dòng)處采用整體填料函密封，結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，但此種結(jié)構(gòu)不易用在直徑大、壓力高的情況。填料函式換熱器現(xiàn)在很少采用。二、設(shè)計(jì)條件的審查：換熱器的設(shè)計(jì)，用戶應(yīng)提供一下設(shè)計(jì)條件（工藝參數(shù)）：①管、殼程的操作壓力（作為判定設(shè)備是否上類的條件之一，必須提供）②管、殼程的操作溫度（進(jìn)口 /出口）③金屬壁溫（工藝計(jì)算得出（用戶提供））④物料名稱及特性⑤腐蝕裕量⑥程數(shù)⑦換熱面積⑧換熱管規(guī)格，排列形式（三角形或正方形）⑨折流板或支撐板數(shù)量⑩保溫材料及厚度（以便確定銘牌座伸出高度）⑾油漆: Ⅰ.如用戶有特殊要求，請(qǐng)用戶提供牌號(hào)，顏色Ⅱ.用戶無(wú)特殊要求，設(shè)計(jì)人員自己選定幾個(gè)重點(diǎn)設(shè)計(jì)條件①操作壓力：作為判定設(shè)備是否上類 的條件之一，必須提供②物料特性：如用戶不提供物料名稱則必須提供物料的毒性程度。因?yàn)榻橘|(zhì)的毒性程度關(guān)系到設(shè)備的無(wú)損監(jiān)測(cè)、熱處理、鍛件的級(jí)別對(duì)于上類設(shè)備，還關(guān)系到設(shè)備的劃分a. GB150 10.8.2.1(f)圖樣注明盛裝毒性極度危害或高度危害介質(zhì)的容器100%RT.b.10.4.1.3 圖樣注明盛裝毒性為極度或高度危害介質(zhì)的容器，應(yīng)進(jìn)行焊后熱處理（奧氏體不銹鋼的焊接接頭可不進(jìn)行熱處理）c.鍛件.使用介質(zhì)的毒性為極度或高度危害性的鍛件應(yīng)符合Ⅲ級(jí)或Ⅳ級(jí)要求。③管規(guī)格：常用的 碳鋼φ19×2，φ25×2.5，φ32×3， φ38×5不銹鋼φ19×2，φ25×2， φ32×2.5，φ38×2.5換熱管的排列形式：三角形，轉(zhuǎn)角三角形，正方形，轉(zhuǎn)角正方形。1/8★換熱管間需要機(jī)械清洗時(shí)，應(yīng)采用正方形排列。三、基本設(shè)計(jì)參數(shù)的確定1．設(shè)計(jì)壓力，設(shè)計(jì)溫度，焊接接頭系數(shù)2．直徑：DN<400的圓筒，采用鋼管。DN≥400的圓筒，采用鋼板卷制。16”鋼管------與用戶商量采用鋼板卷制。3．布置圖：根據(jù)換熱面積、換熱管規(guī)格畫布置圖，確定換熱管數(shù)量。如果用戶提供了布管圖，也要復(fù)核布管是否在布管限定圓以內(nèi)。★ 布管的原則：① 在布管限定圓內(nèi)應(yīng)布滿管。② 多管程的各管程數(shù)應(yīng)盡量相等。③ 換熱管應(yīng)對(duì)稱排列。4．材料強(qiáng)調(diào)以下兩點(diǎn)：①換熱器圓筒的碳素鋼、低合金鋼鋼管應(yīng)采用無(wú)縫鋼管。符合GB150----1998 附錄A4.2的奧氏體不銹鋼焊接鋼管，可用做換熱器圓筒。其使用范圍有一些限制：a.焊接鋼管應(yīng)采用不添加填充金屬的自動(dòng)電弧焊或電阻焊焊接方法制造。b.技術(shù)要求符合 A4.2.1：壁厚允許偏差為 ±12.5%，彎曲度不大于 1.5㎜/m,逐根進(jìn)行渦流或射線檢測(cè)，逐根進(jìn)行水壓實(shí)驗(yàn)。c,使用規(guī)定按 A4.2.2；設(shè)計(jì)壓力不大于 6.4Mpa;壁厚不大于8㎜；不得用于毒性程度為極度危害的介質(zhì)；許用應(yīng)力為相應(yīng)鋼號(hào)無(wú)縫鋼管的許用應(yīng)力乘以 0.85的焊接接頭系數(shù)。②管板本身具有凸肩并與圓筒（或封頭）連接時(shí)，應(yīng)采用鍛件。由于采用此種結(jié)構(gòu)的管板一般都用于壓力較高、易燃、易爆、以及毒性程度為極度、高度危害的場(chǎng)合，對(duì)管板要求較高，管板也較厚。為避免凸肩處產(chǎn)生加渣、分層、及改善凸肩處纖維受力的狀況，減少加工量，節(jié)約材料，采用凸肩與管板直接鍛造出來(lái)的整體鍛件來(lái)制造管板5．換熱器與管板的連接方式管子于管板的連接，在管殼式換熱器的設(shè)計(jì)中是一個(gè)比較重要的結(jié)構(gòu)部分。他不僅加工工作量大，而且必須使每一個(gè)連接處在設(shè)備運(yùn)作中，保證介質(zhì)無(wú)泄漏及承受介質(zhì)壓力能力。管子與管板的連接方式主要有以下三種：a脹接；b焊接；c脹焊接脹接用于管殼之間介質(zhì)滲漏不會(huì)引起不良后果的情況，特別適用于材料可焊性差（如碳鋼換熱管）及制造廠的工作量過(guò)大的情況。由于脹接管端處在焊接時(shí)產(chǎn)生塑性變形，存在著殘余應(yīng)力，隨著溫度的升高，殘余應(yīng)力逐漸消失，這樣使管端處降低密封和結(jié)合力的作用，所以脹接結(jié)構(gòu)受到壓力和溫度的限制，一般適用于設(shè)計(jì)壓力≤4Mpa，設(shè)計(jì)溫度≤300度，并且在操作中無(wú)劇烈地震動(dòng)，無(wú)過(guò)大的溫度變化及無(wú)明顯的應(yīng)力腐蝕；焊接連接具有生產(chǎn)簡(jiǎn)單、效率高、連接可靠的優(yōu)點(diǎn)。通過(guò)焊接，使管子對(duì)管板有較好的增將作用；并且還有可降低管孔加工要求，節(jié)約加工工時(shí)，檢修方便等優(yōu)點(diǎn)，故應(yīng)優(yōu)先采用。此外，當(dāng)介質(zhì)毒性很大，介質(zhì)和大氣混合易發(fā)生爆炸介質(zhì)有放射性或管內(nèi)外物料混合會(huì)產(chǎn)生不良影響時(shí)，為確保接頭密封，也常采用焊接法。焊接法雖然優(yōu)點(diǎn)甚多，因?yàn)樗⒉荒芡耆苊狻翱p隙腐蝕”和焊接節(jié)點(diǎn)的應(yīng)力腐蝕，而且薄管壁和厚管板之間也很難得到可靠的焊縫。焊接法雖然較脹接可以乃更高的溫度，但是在高溫循環(huán)應(yīng)力的作用下，焊口極易發(fā)生疲勞裂紋，列管與管孔存在間隙，當(dāng)受到腐蝕介質(zhì)的侵蝕時(shí)，以會(huì)加速接頭的損壞。因此，就產(chǎn)生了焊接和脹接同時(shí)使用的方法。這樣不但能提高接頭的抗疲勞性能，同時(shí)可以降低縫隙腐蝕傾向，因而其使用壽命比單用焊接時(shí)長(zhǎng)的多。在什么場(chǎng)合下適宜施行焊、脹接并用的方法，目前尚無(wú)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。通常在溫度不太高而壓力很高或介質(zhì)極易滲漏時(shí)，采用強(qiáng)度脹加密封焊（密封焊是指單純防止?jié)B漏而施行的焊接，并不保證強(qiáng)度）。當(dāng)在壓力和溫度都很高的情況下，則采用強(qiáng)度焊加貼脹，（強(qiáng)度焊是即使焊縫有嚴(yán)密性，又能保證接頭具有較2/8大的拉脫力，通常是指焊縫強(qiáng)度等于管子軸向負(fù)荷下的強(qiáng)度時(shí)的焊接）。貼脹的作用主要是消除縫隙腐蝕和提高焊縫的抗疲勞性能。具體的結(jié)構(gòu)尺寸標(biāo)準(zhǔn)中（ GB3151-1999.5.8 條）已有規(guī)定，在此不再詳述。對(duì)于管孔表面粗糙度的要求：a當(dāng)換熱管與管板焊接連接時(shí)，管的表面粗糙度 Ra值不大于35uMb單換熱管與管板脹接聯(lián)接時(shí)，管孔表面粗糙度 Ra值不大于12.5uM脹接連接時(shí)，管孔表面不應(yīng)有影響脹接緊密性的缺陷，如貫通的縱向或螺旋狀刻痕等四、設(shè)計(jì)計(jì)算1． 殼體壁厚計(jì)算包括管箱短節(jié)、封頭、殼程筒體的壁厚計(jì)算管、殼程筒體壁厚應(yīng)滿足 GB151中最小壁厚的規(guī)定，對(duì)于碳素鋼和低合金鋼最小壁厚是按腐蝕裕量 C2=1mm考慮的，對(duì)于 C2大于1mm的情況，殼體的最小壁厚應(yīng)相應(yīng)增加。2． 開孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算對(duì)于殼體采用鋼管制的，建議采用整體補(bǔ)強(qiáng)（增加筒體壁厚或采用厚壁管）；對(duì)于比較厚的管箱上開大孔考慮綜合經(jīng)濟(jì)性不另行補(bǔ)強(qiáng)應(yīng)滿足的幾點(diǎn)要求：①設(shè)計(jì)壓力≤2.5Mpa②相鄰兩孔中心距應(yīng)不小于兩孔直徑之和的兩倍③接管公稱直徑≤89mm④接管最小壁厚應(yīng)表 8-1的要求（接管腐蝕裕量為 1mm）3． 法蘭設(shè)備法蘭采用標(biāo)準(zhǔn)法蘭時(shí)應(yīng)注意法蘭與墊片、緊固件的匹配，否則應(yīng)對(duì)法蘭進(jìn)行計(jì)算。比如甲型平焊法蘭在標(biāo)準(zhǔn)中與其匹配的墊片為非金屬軟墊片；當(dāng)采用纏繞墊片應(yīng)對(duì)法蘭重新計(jì)算4． 管板需注意以下幾個(gè)問(wèn)題：①管板的設(shè)計(jì)溫度：根據(jù) GB150-1998的3.4.6及GB151-1998 的 3.12.1 規(guī)定,應(yīng)取不低于元件的金屬溫度 ,但在管板計(jì)算中無(wú)法保證管 殼程介質(zhì)作用,且管板的金屬溫度很難計(jì)算 ,故一般取較高側(cè)的設(shè)計(jì)溫度為管板的設(shè)計(jì)溫度 (GB151標(biāo)準(zhǔn)釋義P55)②多管程換熱器：在布管區(qū)范圍內(nèi)，因設(shè)置隔板槽和拉桿結(jié)構(gòu)的需要而未能被換熱器支承的面積 Ad：對(duì)于正三角形、正方形排列：按 GB151-1999P28 公式計(jì)算對(duì)于轉(zhuǎn)角三角形：按《壓力容器工程師設(shè)計(jì)指南》 P370公式計(jì)算Ad=1.732S(Sn-0.5S)對(duì)于轉(zhuǎn)角正方形：按 GB151-1999 標(biāo)準(zhǔn)釋義P55例題中公式計(jì)算 Ad=S（Sn-S）式中：S——換熱器管中心距 mmSn——隔板槽兩側(cè)相鄰管中心距 mm——沿隔板槽兩側(cè)的排管數(shù)③管板的有效厚度管板的有效厚度系指管程分程隔板槽底部的管板厚度減去下列二者之和管程腐蝕裕量超出管程隔板槽深度的部分殼程腐蝕裕量與管板在殼程側(cè)的結(jié)構(gòu)開槽深度二者中的最大植5． 膨脹節(jié)的設(shè)置在固定管板換熱器中，由于管程內(nèi)流體與管程流體之間具有溫差，而換熱器和殼體與管版固定連接，這樣在使用狀態(tài)時(shí)，殼體與管子之間有膨脹差存在，殼體和管子受到軸向載荷。為了避免殼體和換熱器破壞、換熱器失穩(wěn)、換熱管從管板上拉脫，就應(yīng)設(shè)置膨脹節(jié)，以降低殼體和換熱器的軸向載荷一般在殼體和換熱器壁溫差較大時(shí)，需考慮設(shè)置膨脹節(jié)，在管板計(jì)算中，按有溫差的各種共況計(jì)算出 、、q，其中有一個(gè)不合格時(shí)，就需增加膨脹節(jié)——換熱管軸向應(yīng)力3/8——?dú)こ虉A筒軸向應(yīng)力q——換熱管與管板連接的拉脫力五、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1．管箱（1）管箱的長(zhǎng)度最小內(nèi)側(cè)深度①向開孔的單管程管箱，開口中心處的最小深度應(yīng)不小于接管內(nèi)直徑的1/3②管程的內(nèi)外側(cè)深度應(yīng)保證兩程之間的最小流通面積不小于每程換熱管流通面積的1.3倍最大內(nèi)側(cè)深度考慮內(nèi)件焊接和清理是否方便，尤其對(duì)于公稱直徑較小的多管程換熱器。具體可參照《鋼制列管式固定管板換熱器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊(cè)》一書（2）分程隔板隔板的厚度和布置按 GB151表6和圖15，對(duì)于厚度大于 10mm的分程隔板，密封面應(yīng)削邊至 10mm；對(duì)于列管式換熱器，隔板上應(yīng)設(shè)置淚孔（排凈孔），排凈孔的直徑一般為 6mm2。殼體及管束①管束級(jí)別Ⅰ、Ⅱ級(jí)管束，僅僅針對(duì)碳鋼、低合金鋼換熱管國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)中還存在著 “較高級(jí)”和“普通級(jí)”制訂的。一旦國(guó)內(nèi)換熱管能夠采用 “較高級(jí)”鋼管時(shí)，碳鋼、低合金鋼換熱管束無(wú)需再分Ⅰ級(jí)和Ⅱ級(jí)Ⅰ、Ⅱ管束的區(qū)別主要在于換熱管的外徑、壁厚偏差不同，相應(yīng)地管孔尺寸和偏差不同Ⅰ級(jí)管束的精度要求高一些，對(duì)于不銹鋼換熱管，只有Ⅰ級(jí)管束；對(duì)于常用的碳鋼換熱管②管板管孔尺寸偏差注意Ⅰ、Ⅱ級(jí)管束的區(qū)別分程隔板槽Ⅰ槽深一般不小于 4mmⅡ分程隔板槽寬：碳鋼 12mm；不銹鋼11mmⅢ分程隔板槽拐角處的倒角一般為 45度，倒角寬度 b近似等于分程墊片的圓角半徑 R。③折流板管孔尺寸：按管束級(jí)別區(qū)分弓形折流板的缺口高度缺口高度應(yīng)使流體通過(guò)缺口時(shí)與橫過(guò)管束的流速相近，缺口眩高一般取 0.20—0.45倍的圓角內(nèi)直徑，缺口一般切在管排中心線以下或切于兩排管孔的小橋之間 (便于穿管方便)。缺口方位單向清潔流體，缺口上下布置；氣體中含少量的液體，缺口朝上的折流板的最低處開通液口；液體中含少量氣體，缺口朝下的折流板的最高處開通氣口氣液共存或液體中含有固體物料時(shí)，缺口左右布置，并在最低處開通液口折流板的最少厚度；最大無(wú)支撐跨距管束兩端的折流板盡可能靠近殼程進(jìn)出、口接管④拉桿拉桿的直徑和數(shù)量直徑和數(shù)量按表 43，44選用，在保證大于或等于表 44所給定的拉桿截面積的前提下，拉桿的直徑和數(shù)量可以變動(dòng)，但其直徑不得小于 10mm，數(shù)量不小于 4根拉桿應(yīng)盡量均勻布置在管束的外邊緣，對(duì)于大直徑的換熱器，在布管區(qū)或靠近折流板缺口處應(yīng)布置適當(dāng)數(shù)量的拉桿，任何4/8折流板應(yīng)不小于 3個(gè)支撐點(diǎn)拉桿螺母，有的用戶要求下面一個(gè)螺母與折流板電焊⑤防沖板防沖板的設(shè)置是為了減少流體的不均勻分布和對(duì)換熱管端的沖蝕防沖板的固定方式盡可能固定在定距管上或靠近管板的第一塊折流板，當(dāng)殼程進(jìn)口位于非固定拉桿的管板的一側(cè)時(shí)，防沖板可焊在筒體上⑥膨脹節(jié)的設(shè)置位于兩側(cè)折流板之間為了減少膨脹節(jié)的流體阻力，必要時(shí)可在膨脹節(jié)內(nèi)側(cè)設(shè)置一個(gè)襯筒，襯筒應(yīng)在順流體流動(dòng)方向上與殼體焊接，對(duì)于立式換熱器，當(dāng)流體流動(dòng)方向朝上時(shí)，應(yīng)在襯筒下端設(shè)置排液孔膨脹節(jié)的保護(hù)裝置，防止設(shè)備在運(yùn)輸過(guò)程中或使用中拉壞⑦管板與殼體的連接a延長(zhǎng)部分兼作法蘭b不帶法蘭的管板（GB151附錄G）3． 管法蘭：①設(shè)計(jì)溫度大于等于 300度，應(yīng)采用對(duì)接法蘭。②對(duì)于不能利用接管式接口進(jìn)行放棄和排泄的換熱器，應(yīng)在管、殼程最高點(diǎn)設(shè)置放氣口、最低點(diǎn)設(shè)置排液口，其最小公稱直徑為20mm。③立式換熱器可設(shè)置溢流口4．支座：按GB151種5.20條的規(guī)定5.其他附件①吊耳質(zhì)量大于30Kg的官箱及管箱蓋宜設(shè)置吊耳②頂絲為了便于拆卸管箱、管箱蓋，應(yīng)在官板、管箱蓋上設(shè)置頂絲五、制造、檢驗(yàn)的要求1．管板① 拼接管板的對(duì)接接頭進(jìn)行 100%射線檢驗(yàn)或UT,合格級(jí)別：RT：Ⅱ級(jí)UT:Ⅰ級(jí)② 出不銹鋼外，拼接的管板消除應(yīng)力熱處理③ 管板孔橋?qū)挾绕?:按公式進(jìn)行計(jì)算孔橋?qū)挾龋?B=(S-d)-D1孔橋最小寬度：B=1/2(S-d)+C2．管箱熱處理：碳鋼、低合金鋼制的焊有分程隔板的管箱，以及管箱的側(cè)向開孔超過(guò) 1/3圓筒內(nèi)直徑的管箱，在施焊后作消除應(yīng)力熱處理，法蘭及隔板密封面應(yīng)在熱處理后加工。3．壓力試驗(yàn)當(dāng)殼程設(shè)計(jì)壓力低于管程壓力時(shí)，為了檢查換熱管與管板連接的質(zhì)量好壞①將殼程壓力提高到與管程試驗(yàn)壓力一致進(jìn)行水壓試驗(yàn)，來(lái)檢查管接頭是否泄漏。（單需保證水壓實(shí)驗(yàn)時(shí)殼體的一次薄膜應(yīng)力0.9②上述方法不合適時(shí)，可對(duì)殼體按原來(lái)的壓力進(jìn)行水壓試驗(yàn)合格后，再對(duì)殼體進(jìn)行氨滲漏試驗(yàn)或鹵素檢漏試驗(yàn)。六、圖面上應(yīng)注意的一些問(wèn)題1.注明管束級(jí)別2.換熱管應(yīng)寫明標(biāo)注號(hào)3.管板布管輪廓線外設(shè)為封閉的粗實(shí)線5/84.裝配圖中應(yīng)標(biāo)出折流板缺口方位5.標(biāo)準(zhǔn)膨脹節(jié)排液孔 ,排氣孔上的管接頭、管塞是否要出圖[此帖被tianyudan11在2009-05-0120:10 重新編輯 ]能源是當(dāng)前人類面臨的重要問(wèn)題之一,能源開發(fā)及轉(zhuǎn)換利用已成為各國(guó)的重要課題,而換熱器是能源利用過(guò)程中必不可少的設(shè)備,幾乎一切工業(yè)領(lǐng)域都要使用,化工、冶金、動(dòng)力、交通、航空與航天等部門應(yīng)用尤為廣泛.近幾年由于新技術(shù)發(fā)展和新能源開發(fā)利用 ,各種類型的換熱器越來(lái)越受到工業(yè)界的重視,而換熱器又是節(jié)能措施中較為關(guān)鍵的設(shè)備 ,因此,無(wú)論是從工業(yè)的發(fā)展 ,還是從能源的有效利用,換熱器的合理設(shè)計(jì)、制造、選型和運(yùn)行都具有非常重要的意義 .換熱器的分類1.1直接傳熱式換熱器.一種不需傳熱壁面,由冷流體與熱流體直接接觸進(jìn)行換熱的操作過(guò)程的換熱器,此類換熱器常用于工業(yè)生產(chǎn)中.1.2 間壁傳熱式換熱器 .冷、熱流體通過(guò)管子、板等壁面進(jìn)行熱量交換的傳熱操作過(guò)程的換熱器,是最普通的也最常用的換熱器,冷、熱流體都是流體,可以是空氣、煙氣、蒸汽、水.這是本文重點(diǎn)進(jìn)行討論的換熱器類型.1.3 蓄熱式換熱器.系間歇傳熱,在廢熱再生器中是切實(shí)可行有效的回收廢熱的方式 ,常被用于回收燃燒氣體的廢熱以及蒸汽等用量不均時(shí)作為調(diào)節(jié)手段 .2 幾種換熱器的特點(diǎn)及使用在實(shí)際設(shè)計(jì)選型中 ,往往是已知高溫流體與低溫流體的兩側(cè)進(jìn)出口溫度 ,在做工藝設(shè)計(jì)選型時(shí) ,需要考慮的是有盡可能小的換熱面積下 ,有盡可能大的換熱速率 ,以及較低的設(shè)備造價(jià)及施工費(fèi) .另外,在操作運(yùn)行及維護(hù)清洗較方便的前提下考慮換熱器的設(shè)計(jì)選型傳熱基本方程式 :從上式可以看出 ,在一定的流速下 ,雷諾數(shù)越大,傳熱系數(shù)越大,同時(shí),壓力降也越大.2.1 管殼式換熱器.管殼式換熱器是最常用的普通結(jié)構(gòu) ,它包括:固定管板式換熱器、型管殼式換熱器、帶膨脹節(jié)式換熱器、浮頭式換熱器、分段式換熱器、套管式換熱器等.固定管板式換熱器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、重量輕、造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn);缺點(diǎn)就是由于熱膨脹而引起管子拉彎.U型管殼式換熱器就是克服此缺點(diǎn)將管子作成"U"型,一端固定另一端活動(dòng),使得換熱器不受膨脹的影響,結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單,重量輕,其缺點(diǎn)是不能機(jī)械清洗、管子不便拆換、單位容量及單位質(zhì)量的傳熱量低,適用于溫差大、管內(nèi)流體介質(zhì)比較干凈的場(chǎng)合帶膨脹節(jié)式換熱器可解決膨脹問(wèn)題,用膨脹接頭的結(jié)構(gòu),故適用溫差大的流體和高壓流體,因?yàn)榭蓪⒔宇^拆下來(lái)進(jìn)行清洗,所以可處理易結(jié)垢流體,而對(duì)低壓氣體則不適宜,但其缺點(diǎn)就是制造復(fù)雜.浮頭式管殼換熱器,其浮頭不與外殼相連,可自由伸縮,這樣既解決了熱膨脹的問(wèn)題,也方便清洗,檢修時(shí)可將管芯抽出即可對(duì)于固定管板、列管、套管式換熱器每一外殼容積為1m3時(shí),其傳熱面積約為30～40m3.對(duì)U型管殼式換熱器、浮頭式換熱器每一外殼容積為1m3時(shí),其傳熱面積為70m2左右.2.2 板式換熱器.由于板式換熱器的傳熱面上可以壓出凹凸形排液槽 ,在較低的雷諾6/8數(shù)條件下既可出現(xiàn)紊流狀態(tài) ,故換熱系數(shù)較高 ,一般可達(dá) 3000～5000Kcal/m2.h. ℃,與同樣流速下的管殼式換熱器相比 ,此值約為管殼式換熱器的傳熱系數(shù)的 3～5倍,雖然,這時(shí)板式換熱器的阻力會(huì)大一些 ,如在同樣耗功的條件下相比 ,則板式換熱器的放熱系數(shù)比管殼式的高一倍左右 .由于板式換熱器的結(jié)構(gòu)緊湊、空隙小、因而單位體積的傳熱面積增大,其安裝面積約為管殼式的 1/2～1/3,可節(jié)省占地面積與施工費(fèi)用 ,每一外殼容積為1m3時(shí),其傳熱面積為80m2左右,另外,板式換熱器容易增減換熱面積,對(duì)于管殼式換熱器在需要增加液體的處理量時(shí),原有熱交換器的傳熱面積幾乎不可能增加,但板式換熱器的傳熱面積卻很容易增加,從而增加處理能力,另外,板式換熱器只有傳熱板的外殼板暴露在大氣中,因此,散熱損失可忽略不計(jì),也不需保溫措施.板式換熱器在運(yùn)行維護(hù)方面的特點(diǎn)之一就是裝拆比較方便,甚至可以不必完全拆開,僅把壓緊螺栓松開就可抽出板片清洗、更換墊圈,以至更換板片.這對(duì)于換熱介質(zhì)容易產(chǎn)生沉積的物料就顯得尤為重要.允許用的溫度和壓力方面:用于板式換熱器靠每?jī)砂迤g的墊圈,來(lái)防止物料泄漏,因而它的密封周邊的總長(zhǎng)非常長(zhǎng),防止墊圈泄漏是板式換熱器的一個(gè)重要環(huán)節(jié),墊圈能承受的溫度、壓力和化學(xué)穩(wěn)定性也常常成為板式換熱器使用的溫度和壓力極限以及允許用的物料范圍.另外,由于傳熱面之間的間隙小,傳熱面上有凹凸,因此比傳統(tǒng)的光滑的壓力損失大,另外,板式換熱器所承受的工作壓力較低.2.3板翅式換熱器.由于翅片的特殊結(jié)構(gòu),使流體在通道中形成強(qiáng)烈的紊動(dòng),就使熱阻邊界層不斷破壞,從而有效地降低了熱阻,提高了傳熱效率.一般沸水的給熱系數(shù)是1500～30000Kcal/m2.h.℃.另外板翅式換熱器的結(jié)構(gòu)比較緊湊,單位體積的傳熱面積,一般要比列管式換熱器熱效率大5倍以上,每一外殼容積為1m3時(shí),其傳熱面積為160m2左右.板翅式換熱器較輕巧而牢固,由于翅片很薄,一般為0.2～0.3mm,而由于結(jié)構(gòu)緊湊、體積小