換熱器工作原理

換熱器工作原理CompanyDocumentnumber:WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998換熱器工作原理CompanyDocumentnumber:WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998'—>.管殼式換熱器的三種分類管殼式換熱器按照應(yīng)力補(bǔ)償?shù)姆绞讲煌?，可以分為以下三個(gè)種類：1、固定管板式換熱器固定管板式換熱器是結(jié)構(gòu)最為簡單的管殼式換熱器，它的傳熱管束兩端管板是直接與殼體連成一體的，殼體上安裝有應(yīng)力補(bǔ)償圈，能夠在固定管板式換熱器內(nèi)部溫差較大時(shí)減小熱應(yīng)力。固定管板式換熱器的熱應(yīng)力補(bǔ)償較小，不能適應(yīng)溫差較大的工作。2、浮頭式換熱器浮頭式換熱器是管殼式換熱器中使用最廣泛的一種，它的應(yīng)力消除原理是將傳熱管束一段的管板放開，任由其在一定的空間內(nèi)自由浮動(dòng)而消除熱應(yīng)力。浮頭式換熱器的傳熱管束可以從殼體中抽出，清洗和維修都較為方便，但是由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，因此浮頭式換熱器的價(jià)格較高。3、U型管換熱器U型管換熱器的換熱器傳熱管束是呈U形彎曲換熱器，管束的兩端固定在同一塊管板的上下部位，再由管箱內(nèi)的隔板將其分為進(jìn)口和出口兩個(gè)部分，而完全消除了熱應(yīng)力對管束的影響。U型管換熱器的結(jié)構(gòu)簡單、應(yīng)用方便，但很難拆卸和清洗。管殼式換熱器,管殼式換熱器結(jié)構(gòu)原理管殼式換熱器由一個(gè)殼體和包含許多管子的管束所構(gòu)成，冷、熱流體之間通過管壁進(jìn)行換熱的換熱器。管殼式換熱器作為一種傳統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)換熱設(shè)備，在化工、煉油、石油化工、動(dòng)力、核能和其他工業(yè)裝置中得到普遍采用，特別是在高溫高壓和大型換熱器中的應(yīng)用占據(jù)絕對優(yōu)勢。通常的工作壓力可達(dá)4兆帕，工作溫度在200C。以下，在個(gè)別情況下還可達(dá)到更高的壓力和溫度。一般殼體直徑在1800毫米以下，管子長度在9米以下,在個(gè)別情況下也有更大或更長的。工作原理和結(jié)構(gòu)圖1［固定管板式換熱器］為固定管板式換熱器的構(gòu)造。A流體從接管1流入殼體內(nèi)，通過管間從接管2流出。B流體從接管3流入,通過管內(nèi)從接管4流出。如果A流體的溫度高于B流體,熱量便通過管壁由A流體傳遞給B流體；反之，則通過管壁由B流體傳遞給A流體。殼體以內(nèi)、管子和管箱以外的區(qū)域稱為殼程，通過殼程的流體稱為殼程流體（A流體）。管子和管箱以內(nèi)的區(qū)域稱為管程，通過管程的流體稱為管程流體（B流體）。管殼式換熱器主要由管箱、管板、管子、殼體和折流板等構(gòu)成。通常殼體為圓筒形;管子為直管或U形管。為提高換熱器的傳熱效能，也可采用螺紋管、翅片管等。管子的布置有等邊三角形、正方形、正方形斜轉(zhuǎn)45°和同心圓形等多種形式，前3種最為常見。按三角形布置時(shí)，在相同直徑的殼體內(nèi)可排列較多的管子，以增加傳熱面積，但管間難以用機(jī)械方法清洗，流體阻力也較大。管板和管子的總體稱為管束。管子端部與管板的連接有焊接和脹接兩種。在管束中橫向設(shè)置一些折流板，引導(dǎo)殼程流體多次改變流動(dòng)方向，有效地沖刷管子，以提高傳熱效能，同時(shí)對管子起支承作用。折流板的形狀有弓形、圓形和矩形等。為減小殼程和管程流體的流通截面、加快流速，以提高傳熱效能，可在管箱和殼體內(nèi)縱向設(shè)置分程隔板，將殼程分為2程和將管程分為2程、4程、6程和8程等。管殼式換熱器的傳熱系數(shù)，在水-水換熱時(shí)為1400~2850瓦每平方米每攝氏度〔W/（m（C。）〕；用水冷卻氣體時(shí)，為10~280W/（m（C。）；用水冷凝水蒸汽時(shí)，為570~4000W/（m（C°）。特點(diǎn)管殼式換熱器是換熱器的基本類型之一，19世紀(jì)80年代開始就已應(yīng)用在工業(yè)上。這種換熱器結(jié)構(gòu)堅(jiān)固,處理能力大、選材范圍廣，適應(yīng)性強(qiáng)，易于制造,生產(chǎn)成本較低，清洗較方便，在高溫高壓下也能適用。但在傳熱效能、緊湊性和金屬消耗量方面不及板式換熱器、板翅式換熱器和板殼式換熱器等高效能換熱器先進(jìn)。分類管殼式換熱器按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分為固定管板式換熱器、浮頭式換熱器、u型管式換熱器、雙重管式換熱器、填函式換熱器和雙管板換熱器等。前3種應(yīng)用比較普遍。固定管板式換熱器它是管殼式換熱器的基本結(jié)構(gòu)形式（圖1［固定管板式換熱器］）。管子的兩端分別固定在與殼體焊接的兩塊管板上。在操作狀態(tài)下由于管子與殼體的壁溫不同，二者的熱變形量也不同，從而在管子、殼體和管板中產(chǎn)生溫差應(yīng)力。這一點(diǎn)在分析管板強(qiáng)度和管子與管板連接的可靠性時(shí)必須予以考慮。為減小溫差應(yīng)力，可在殼體上設(shè)置膨脹節(jié)。固定管板式換熱器一般只在適當(dāng)?shù)臏夭顟?yīng)力范圍、殼程壓力不高的場合下采用。固定管板式換熱器的結(jié)構(gòu)簡單、制造成本低，但參與換熱的兩流體的溫差受一定限制；管間用機(jī)械方法清洗有困難，須采用化學(xué)方法清洗，因此要求殼程流體不易結(jié)垢。浮頭式換熱器圖2［浮頭式換熱器］為浮頭式換熱器的結(jié)構(gòu)。管子一端固定在一塊固定管板上，管板夾持在殼體法蘭與管箱法蘭之間，用螺栓連接；管子另一端固定在浮頭管板上，浮頭管板與浮頭蓋用螺栓連接，形成可在殼體內(nèi)自由移動(dòng)的浮頭。由于殼體和管束間沒有相互約束，即使兩流體溫差再大，也不會(huì)在管子、殼體和管板中產(chǎn)生溫差應(yīng)力。對于圖2a［浮頭式換熱器］中的結(jié)構(gòu)，拆下管箱可將整個(gè)管束直接從殼體內(nèi)抽出。為減小殼體與管束之間的間隙，以便在相同直徑的殼體內(nèi)排列較多的管子，常采用圖2b［浮頭式換熱器］的結(jié)構(gòu)，即把浮頭管板夾持在用螺栓連接的浮頭蓋與鉤圈之間。但這種結(jié)構(gòu)裝拆較麻煩。浮頭式換熱器適用于溫度波動(dòng)和溫差大的場合；管束可從殼體內(nèi)抽出用機(jī)械方法清洗管間或更換管束。但與固定管板式換熱器相比，它的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價(jià)高。U型管式換熱器一束管子被彎制成不同曲率半徑的U型管，其兩端固定在同一塊管板上,組成管束（圖3［U型管式換熱器］）。管板夾持在管箱法蘭與殼體法蘭之間，用螺栓連接。拆下管箱即可直接將管束抽出，便于清洗管間。管束的U形端不加固定，可自由伸縮，故它適用于兩流體溫差較大的場合；又因其構(gòu)造較浮頭式換熱器簡單,只有一塊管板，單位傳熱面積的金屬消耗量少,造價(jià)較低，也適用于高壓流體的換熱。但管子有U形部分，管內(nèi)清洗較直管困難，因此要求管程流體清潔，不易結(jié)垢。管束中心的管子被外層管子遮蓋，損壞時(shí)難以更換。相同直徑的殼體內(nèi)，U形管的排列數(shù)目較直管少,相應(yīng)的傳熱面積也較小。雙重管式換熱器將一組管子插入另一組相應(yīng)的管子中而構(gòu)成的換熱器（圖4［雙重管式換熱器］）。管程流體（B流體）從管箱進(jìn)口管流入,通過內(nèi)插管到達(dá)外套管的底部，然后返向，通過內(nèi)插管和外套管之間的環(huán)形空間，最后從管箱出口管流出。其特點(diǎn)是內(nèi)插管與外套管之間沒有約束，可自由伸縮。因此，它適用于溫差很大的兩流體換熱。但管程流體的阻力較大，設(shè)備造價(jià)較高。填函式換熱器圖5［填函式換熱器］為填函式換熱器的結(jié)構(gòu)。管束一端與殼體之間用填料密封。管束的另一端管板與浮頭式換熱器同樣夾持在管箱法蘭與殼體法蘭之間，用螺栓連接。拆下管箱、填料壓蓋等有關(guān)零件后,可將管束抽出殼體外,便于清洗管間。管束可自由伸縮，具有與浮頭式換熱器相同的優(yōu)點(diǎn)由于減少了殼體大蓋，它的結(jié)構(gòu)較浮頭式換熱器簡單，造價(jià)也較低；但填料處容易滲漏，工作壓力和溫度受一定限制，直徑也不宜過大。雙管板換熱器管子兩端分別連接在