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列管式換熱器

列管式換熱器

來自 呢圖網 的圖片

中文名;列管式換熱器

外文名;tubular exchanger

種類;固定管板式

學科;物理

分類;器械

列管式換熱器(tubular exchanger)是化工及酒精生產上應用最廣的一種換熱器。它主要由殼體、管板、換熱管、封頭、折流擋板等組成。所需材質 ,可分別採用普通碳鋼、紫銅、或不鏽鋼製作。在進行換熱時,一種流體由封頭的連結管處進入,在管流動,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入,從殼體上的另一接管處流出,這稱為殼程。[1]

列管式換熱器的結構比較簡單、緊湊、造價便宜,但管外不能機械清洗。此種換熱器管束連接在管板上,管板分別焊在外殼兩端,並在其上連接有頂蓋,頂蓋和殼體裝有流體進出口接管。通常在管外裝置一系列垂直於管束的擋板。同時管子和管板與外殼的連接都是剛性的,而管內管外是兩種不同溫度的流體。因此,當管壁與殼壁溫差較大時,由於兩者的熱膨脹不同,產生了很大的溫差應力,以至管子扭彎或使管子從管板上鬆脫,甚至毀壞換熱器。

為了克服溫差應力必須有溫差補償裝置,一般在管壁與殼壁溫度相差50℃以上時,為安全起見,換熱器應有溫差補償裝置。但補償裝置(膨脹節)只能用在殼壁與管壁溫差低於60~70℃和殼程流體壓強不高的情況。一般殼程壓強超過0.6Mpa時由於補償圈過厚,難以伸縮,失去溫差補償的作用,就應考慮其他結構。

目錄

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可以自由伸縮,但在這塊管板上連接一個頂蓋,稱之為「浮頭」,所以這種換熱器叫做浮頭式換熱器。其優點是:管束可以拉出,以便清洗;管束的膨脹不改變殼體約束,因而當兩種換熱器介質的溫差大時,不會因管束與殼體的熱膨脹量的不同而產生溫差應力。其缺點為結構複雜,造價高。

填料函式

這類換熱器管束一端可以自由膨脹,結構比浮頭式簡單,造價也比浮頭式低。但殼程內介質有外漏的可能,殼程中不應處理易揮發、易燃、易爆和有毒的介質。

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。其缺點是管子內壁清洗困難,管子更換困難,管板上排列的管子少。優點是結構簡單,質量輕,適用於高溫高壓條件。

渦流熱膜

渦流熱膜換熱器採用最新的渦流熱膜傳熱技術,通過改變流體運動狀態來增加傳熱效果,當介質經過渦流管表面時,強力沖刷管子表面,從而提高換熱效率。最高可達10000W/m2℃。同時這種結構實現了耐腐蝕、耐高溫、耐高壓、防結垢功能。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,對流換熱係數降低。

據【換熱設備推廣中心】的資料顯示,渦流熱膜換熱器的最大特點在於經濟性和安全性統一。由於考慮了換熱管之間,換熱管和殼體之間流動關係,不再使用折流板強行阻擋的方式逼出湍流,而是靠換

熱管之間自然誘導形成交替漩渦流,並在保證換熱管不互相摩擦的前提下保持應有的顫動力度。換熱管的剛性和柔性配置良好,不會彼此碰撞,既克服了浮動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垢的問題。

渦流熱膜換熱器性能特點:

1.高效節能,該換熱器傳熱係數為6000-8000W/m2.0C;

2.全不鏽鋼製作,使用壽命長,可達20年以上,十年內出現換熱器質量問題免費更換;

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.結構緊湊,占地面積小,重量輕,安裝方便,節約土建投資;

6.設計靈活,規格齊全,實用針對性強,節約資金;

7.應用條件廣泛,適用較大的壓力、溫度範圍和多種介質熱交換;

8.維護費用低,易操作,清垢周期長,清洗方便。

9.採用納米熱膜技術,顯著增大傳熱係數。

10.應用領域廣闊,可廣泛用於熱電、廠礦、石油化工、城市集中供熱、食品醫藥、能源電子、機械輕工等領域。

渦流熱膜換熱器性能對比:

折流擋板

為提高殼程流體流速,往往在殼體內安裝一定數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,還迫使流體按規定路徑多次錯流通過管束,使湍動程度大為增加。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構上考慮熱膨脹的影響,採取各種補償的辦法,消除或減小熱應力,根據所採取的溫差補償措施。

換熱器滲漏是換熱器使用中最為常見的設備管理問題,滲漏主要是腐蝕造成的,少部分是由於換熱器選型和換熱器本身的製造工藝缺陷,列管式換熱器的腐蝕形式基本有兩種:電化學腐蝕和化學腐蝕。列管式換熱器在製作時,管板與列管的焊接一般採用手工電弧焊,焊縫形狀存在不同程度的缺陷,如凹陷、氣孔、夾渣等,焊縫應力的分布也不均勻。使用時管板部分一般與工業冷卻水接觸,而工業冷卻水中的雜質、鹽類、氣體、微生物都會構成對管板和焊縫的腐蝕。這就是我們常說的電化學腐蝕。研究表明,工業水無論是淡水還是海水,都會有各種離子和溶解的氧氣,其中氯離子和氧的濃度變化,對金屬的腐蝕形狀起重要作用。另外,金屬結構的複雜程度也會影響腐蝕形態。因此,管板與列管焊縫的腐蝕以孔蝕和縫隙腐蝕為主。從外觀看,管板表面會有許多腐蝕產物和積沉物,分布着大小不等的凹坑。以海水為介質時,還會產生電偶腐蝕。化學腐蝕就是介質的腐蝕,換熱器管板接觸各種各樣的化學介質,就會受到化學介質的腐蝕。另外,換熱器管板還會與換熱管之間產生一定的雙金屬腐蝕。一些管板還長期處於腐蝕介質的沖蝕中。尤其是固定管板換熱器, 還有溫差應力, 管板與換熱管聯接處極易泄漏,導致換熱器失效。

綜上所述,影響換熱器管板腐蝕的主要因素有:

(1)介質成分和濃度:濃度的影響不一,例如在鹽酸中,一般濃度越大腐蝕越嚴重。碳鋼和不鏽鋼在濃度為50%左右的硫酸中腐蝕最嚴重,而當濃度增加到60%以上時,腐蝕反而急劇下降;

(2)雜質:有害雜質包括氯離子、硫離子、氰離子、氨離子等,這些雜質在某些情況下會引起嚴重腐蝕

(3)溫度:腐蝕是一種化學反應,溫度每提升 10℃,腐蝕速度約增加1~3倍,但也有例外;

(4)ph值:一般ph值越小,金屬的腐蝕越大;

(5)流速:多數情況下流速越大,腐蝕也越大。

參考來源

列管換熱器管板腐蝕滲漏在線修復技術視頻

參考資料

  1. 列管式換熱器課程設計,百度文庫 , 2017年8月16日