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管壳式换热器的主要零部件有哪些?

来源:http://www.pyhlzz.com/news/372.html发布时间:2020-04-23

换热管是管壳式换热器的传热元件,它直接与两种介质接触,所以换热管的形状和尺寸对传热有很大的影响。小管径利于承受压力,因而管壁较薄且在相同的壳径内可以排列较多的管子,使换热器单位体积的传热面积增大、结垢紧凑,单位传热面积金属耗量少,传热效率也稍高一些,但制造麻烦,且小直径管子易结垢,不易清洗。

所以一般对清洁流体用小直径管子,粘性较大的或污染的流体采用大直径管子。我国管壳式换热器常用换热管为:碳钢、低合金钢管有Φ19×2、 Φ25×2.5、 Φ38×3、 Φ57×3.5;不锈钢管有Φ25×2、 Φ38×2.5。

在相同的传热面积的情况下,换热管越长则壳体、封头的直径和壁厚就越小,经济性越好;但换热管过长,经济效果不再显著且清洗、运输、安装都不太方便。换热管的长度规格有1.5、2.0、3.0、4.5、6.0、7.5、9.0、12.0m,在炼油厂所用的换热器中***常用的是6m管长。换热管一般都用光管,为了强化传热,也可用螺纹管、带钉管及翅片管。

换热管在管板上的排列形式有正三角形、转角正三角形、正方形和转角正方形等。如图所示。三角形排管多,结构紧凑,但管外清洗不方便;正方形排管少,结构不够紧凑,但管外清洗较方便。一般在固定管板式换热器中多用三角形排列,浮头式换热器多用正方形排列。

管板一般采用圆形平板,在板上开孔并装设换热管,在多管程换热器中管板上还设置分程隔板。管板还起分隔管程和壳程空间,避免冷热流体混合的作用。管板与换热管间可采用胀接、焊接或二者并用的连接方式。

管板与换热管的胀接连接是利用管子与管板材料的硬度差(选材时管板材料硬度要高于管子材料硬度),使管子在管孔中在胀管器的作用下直径扩大并产生塑性变形,而管板只产生弹性变形,在胀管后管板在弹性恢复力的作用下与管子外表面紧紧贴合在一起,达到密封和紧固连接的目的。胀接连接结构简单、便于管子更换与修补,但不宜在高温、高压下工作。随着温度和压力增高,胀接的密封性和牢固性将逐渐下降。

焊接连接是将换热管的端部与管板焊在一起,这种连接形式工艺简单、不受管子与管板材料硬度的限制,而且在高温、高压下仍能保持良好的连接密封性和牢固性,所以在高温、高压下甚至某些压力并不太高的场合都使用焊接连接,如图所示。焊接连接的缺点是只在管子端部与管板焊死,而沿管板厚度方向的大部分管段其外壁与管板之间存在环行间隙,在这些间隙中流体不流动,及易造成“间隙腐蚀”,为消除间隙可采用胀接和焊接并用的连接方式。

管壳式换热器的壳体都是圆筒形的,直径较小时用无缝钢管制作,直径较大时用钢板卷制焊接而成;壳体所用材料及要求与一般的压力容器相同。不同类型的管壳式换热器其壳体与管板的连接方式不同,在固定管板式换热器中,两端管板均与壳体采用焊接连接,这种连接称为管板与壳体的不可拆连接;根据管板是否兼作法兰其结构不同,如图所示,多数情况下采用管板兼作法兰的结构。在浮头式、U形管式换热器中固定端的管板与壳体采用可拆连接,将管板夹持在壳体法兰与管箱法兰之间,这样便于管束从壳体中抽出进行清洗和维修。

管箱的作用是将进入管程的流体均匀分布到各换热管,把管内流体汇集在一起送出换热器。在多管程换热器中,管箱还可通过设置隔板起分隔作用。管箱结构如图所示,其中图(a)适用较清洁的介质,因检查管子及清洗时只能将管箱整体拆下,故不太方便;图(b)在管箱上装有平盖,只要将平盖拆下即可进行清洗和检查,所以工程应用较多,但材料消耗多;图(c)是将管箱与管板焊成一体,这种结构密封性好,但管箱不能单独拆下,检修、清洗都不方便,实际应用较少。

折流板是设置在壳体内与管束垂直的弓形或圆盘-圆环形平板,如图所示。安装折流板迫使壳程流体按照规定的路径多次横向穿过管束,既提高了流速又增加了湍流速度,改善了传热效果,在卧式换热器中折流板还可起到支撑管束的作用。但在冷凝器中,由于冷凝传热系数与蒸汽在设备中的流动状态无关,因此不需要设置折流板。

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