管殼式換熱(re)器(qi)主要分為以下幾(ji)類(lei):
1. 固定管板式換(huan)熱器
管(guan)殼(ke)(ke)式換熱(re)器主(zhu)要是由殼(ke)(ke)體(ti)、管(guan)束、管(guan)板(ban)、管(guan)箱及折(zhe)流(liu)板(ban)等組成(cheng),具體(ti)結構如圖7.4。“固(gu)定管(guan)板(ban)”是指管(guan)板(ban)和殼(ke)(ke)體(ti)之間(jian)也是剛性連接在一起,相互之間(jian)無相對移動,固(gu)定管(guan)板(ban)式換熱(re)器適用于殼(ke)(ke)程(cheng)流(liu)體(ti)清潔(jie)、不易結垢、管(guan)程(cheng)常要清洗、冷熱(re)流(liu)體(ti)溫差不太(tai)大(da)的場合(he)。
結構(gou):管(guan)子的(de)兩端分別固定(ding)在兩塊管(guan)板(ban)上,管(guan)板(ban)與殼體相焊(han)。
優點:結構簡單、布局緊湊,能承受較高(gao)壓力,造價(jia)低(di),管程清洗方便,管子損壞時方便堵管或更換(huan)。排管數比U形(xing)管換(huan)熱(re)器多。
缺點:管(guan)束與殼體(ti)的(de)壁溫或材料(liao)的(de)線脹系數相差較(jiao)大(da)時,殼體(ti)和管(guan)束中將產生較(jiao)大(da)熱應(ying)力,為(wei)此應(ying)需要設置柔(rou)性元件(如膨脹節)。不(bu)能抽芯,無法(fa)進行機械清(qing)(qing)洗,不(bu)能更(geng)換管(guan)束,必(bi)須采用化(hua)學方(fang)法(fa)清(qing)(qing)洗,維修成本較(jiao)高,因此要求殼程流體(ti)不(bu)易結垢。
適(shi)用范圍:殼(ke)程(cheng)側(ce)介質(zhi)清潔不(bu)易結垢、管程(cheng)與殼(ke)程(cheng)兩側(ce)溫差不(bu)大或溫差較(jiao)大但殼(ke)側(ce)壓(ya)力(li)不(bu)高的場合。
2. 浮頭式換熱器(見圖7.5)
結構:浮頭(tou)式(shi)換熱器兩端管(guan)(guan)(guan)板中(zhong)只有一(yi)端與(yu)殼(ke)體(ti)固定,另一(yi)端可相(xiang)對殼(ke)體(ti)自由移(yi)動,稱為浮頭(tou)。浮頭(tou)由浮頭(tou)管(guan)(guan)(guan)板、鉤(gou)圈和浮頭(tou)蓋(gai)組成,是(shi)可拆連接,管(guan)(guan)(guan)束可從殼(ke)體(ti)中(zhong)抽出。管(guan)(guan)(guan)子受熱時,管(guan)(guan)(guan)束連同浮頭(tou)可以沿軸(zhou)向(xiang)自由伸縮,完全消除(chu)了溫差應力。
優點(dian):可抽(chou)式管束,當(dang)換熱管為正方形或轉角正方形排列時(shi),管束可抽(chou)出進(jin)行(xing)機械清洗(xi),適用(yong)于(yu)易結(jie)垢及堵(du)塞(sai)的(de)工況。一端可自由浮動(dong),不需(xu)考慮溫差應(ying)力,可用(yong)于(yu)大溫差場合(he)。
缺點:結構復(fu)雜,造(zao)價高,設備(bei)笨重,材料消耗大。浮頭端結構復(fu)雜,影響排管數。浮頭密(mi)封面在操作時,易(yi)產生內漏(lou)。浮頭處若(ruo)密(mi)封不(bu)嚴會(hui)造(zao)成兩種流(liu)體混(hun)合且不(bu)易(yi)察覺。
適用范圍:適用于殼體和管束之間壁溫差較大或殼程介質易結垢的場合。浮頭換熱器在煉油行業或乙烯行業中應用較多,由于內浮頭結構限制了使用壓力和溫度一般情況Pmax≤6.4MPa ,Tmax≤400℃ 。
浮(fu)頭(tou)(tou)式(shi)再沸(fei)器與浮(fu)頭(tou)(tou)式(shi)換熱器結構類似,見圖7.6。殼體內(nei)上部空(kong)間(jian)是(shi)供殼程(cheng)流體蒸發(fa)用的,所以也可將(jiang)其稱為(wei)帶(dai)蒸發(fa)空(kong)間(jian)的浮(fu)頭(tou)(tou)式(shi)換熱器。
3. U形(xing)管式換熱器(qi)
U形管(guan)(guan)式(shi)換熱(re)器不(bu)同(tong)于固(gu)定(ding)(ding)管(guan)(guan)板(ban)(ban)(ban)式(shi)和(he)浮頭式(shi),只有一(yi)(yi)(yi)塊管(guan)(guan)板(ban)(ban)(ban),管(guan)(guan)束由多根(gen)U形管(guan)(guan)組成,兩端都固(gu)定(ding)(ding)在(zai)同(tong)一(yi)(yi)(yi)塊管(guan)(guan)板(ban)(ban)(ban)上;管(guan)(guan)板(ban)(ban)(ban)和(he)殼體之(zhi)間通(tong)過螺(luo)栓固(gu)定(ding)(ding)在(zai)一(yi)(yi)(yi)起,其結(jie)構如圖(tu)7.7所示。管(guan)(guan)的兩端固(gu)定(ding)(ding)在(zai)同(tong)一(yi)(yi)(yi)塊管(guan)(guan)板(ban)(ban)(ban)上,換熱(re)管(guan)(guan)可以自由伸縮。
優點:以U形管(guan)尾部的自由(you)浮動(dong)解(jie)決了溫差應力的問題,管(guan)束(shu)可在殼(ke)體內自由(you)伸縮(suo),也(ye)可將(jiang)管(guan)束(shu)抽出(chu)清(qing)洗(xi),同時還(huan)節省了一塊管(guan)板,結構簡單,價格便宜,承壓能力強。
缺點(dian):U形管(guan)(guan)(guan)管(guan)(guan)(guan)內(nei)清洗困難且管(guan)(guan)(guan)子更換不(bu)方便。由于(yu)受管(guan)(guan)(guan)彎曲(qu)半徑的限制,布(bu)管(guan)(guan)(guan)較少。殼程流體易形成短路。壞一根(gen)U形管(guan)(guan)(guan)相(xiang)當于(yu)壞兩根(gen)管(guan)(guan)(guan),報(bao)廢率較高。與其他管(guan)(guan)(guan)殼式換熱器相(xiang)比布(bu)管(guan)(guan)(guan)較少,結構不(bu)夠緊(jin)湊。
適(shi)(shi)用(yong)(yong)范圍:U形管式換熱(re)器適(shi)(shi)用(yong)(yong)于冷熱(re)流(liu)(liu)體溫(wen)(wen)差(cha)較大、管內走清(qing)潔不結(jie)垢(gou)(gou)的高(gao)溫(wen)(wen)、高(gao)壓、腐(fu)蝕性(xing)較大流(liu)(liu)體的場(chang)(chang)合,適(shi)(shi)用(yong)(yong)于管殼壁(bi)溫(wen)(wen)差(cha)較大或殼程介質結(jie)垢(gou)(gou)需要清(qing)洗,又不宜采用(yong)(yong)浮(fu)頭(tou)式和固定管板的場(chang)(chang)合。
4. 填料函式換熱器
填(tian)料(liao)函式換熱器與浮頭(tou)式相似,只是浮動(dong)管板一端與殼體之間采(cai)用填(tian)料(liao)函密(mi)封,如圖7.8所示(shi)。浮頭(tou)部分在殼體外(wai),在浮頭(tou)與殼體的滑動(dong)接觸面處(chu)采(cai)用填(tian)料(liao)函密(mi)封結構(gou)。
優點(dian):由(you)于采用填(tian)(tian)料(liao)函密封結構,使得管束在殼體內可以自(zi)由(you)伸縮,避(bi)免了(le)熱(re)(re)應力。加工(gong)制造(zao)方便(bian),節省材料(liao),由(you)于可抽芯(xin),維修(xiu)方便(bian)。由(you)于減少了(le)殼體大蓋,它的(de)(de)結構較(jiao)浮(fu)頭式換熱(re)(re)器(qi)簡單,造(zao)價(jia)也較(jiao)低,具有浮(fu)頭式的(de)(de)優點(dian)且結構簡單、制造(zao)方便(bian)、易(yi)于檢修(xiu)清洗,特別是對腐蝕嚴重、溫差較(jiao)大而經常要更(geng)換管束的(de)(de)冷卻器(qi),采用填(tian)(tian)料(liao)函式比浮(fu)頭式和固定管板式更(geng)為優越。
缺點:填(tian)料處易產(chan)生泄漏;工作(zuo)壓(ya)力和溫度受一定限制,直徑(jing)(jing)也不(bu)宜過大。由于(yu)填(tian)料密封性所限,不(bu)適用(yong)于(yu)殼程流體易揮發、易燃、易爆及(ji)有(you)毒的情況。目(mu)前所使用(yong)的填(tian)料函式換熱器直徑(jing)(jing)大多在700mm以下(xia),大直徑(jing)(jing)的用(yong)得很少,尤(you)其在操作(zuo)壓(ya)力及(ji)溫度較(jiao)高的條件下(xia)采用(yong)更少。
適用(yong)(yong)范圍:一般適用(yong)(yong)于2.5MPa以下的(de)工(gong)作條(tiao)件且不能(neng)用(yong)(yong)于易揮發、易燃易爆、有毒及貴重介(jie)質的(de)工(gong)況(kuang)。使用(yong)(yong)溫度受限(xian)于填料的(de)物性。目前使用(yong)(yong)較少。
5. 雙重管式換熱器
雙重管(guan)(guan)式換熱(re)器將一組管(guan)(guan)子(zi)插入(ru)另一組相應的管(guan)(guan)子(zi)中(zhong)而(er)構成的換熱(re)器,見圖7.9。管(guan)(guan)程(cheng)(cheng)流體(B流體)從(cong)管(guan)(guan)箱進口(kou)管(guan)(guan)流入(ru),通過(guo)內(nei)插管(guan)(guan)到達外(wai)套管(guan)(guan)的底部,然后(hou)反向(xiang),通過(guo)內(nei)插管(guan)(guan)和外(wai)套管(guan)(guan)之間的環形空間,最后(hou)從(cong)管(guan)(guan)箱出口(kou)管(guan)(guan)流出。其特點是內(nei)插管(guan)(guan)與(yu)外(wai)套管(guan)(guan)之間沒(mei)有(you)約束,可自由伸縮。因此,它適(shi)用(yong)于溫差很大(da)的兩流體換熱(re)。但管(guan)(guan)程(cheng)(cheng)流體的阻力較(jiao)大(da),設(she)備造價較(jiao)高。
6. 雙(shuang)管板換熱(re)器
雙管板(ban)(ban)換(huan)熱(re)器(qi)的(de)管子兩端(duan)分別(bie)連接(jie)在兩塊管板(ban)(ban)上,見(jian)圖7.10。雙管板(ban)(ban)換(huan)熱(re)器(qi)兩塊管板(ban)(ban)之間留有一定(ding)的(de)空間,并裝設開孔(kong)接(jie)管。當管子與一側(ce)管板(ban)(ban)的(de)連接(jie)處發生泄(xie)漏(lou)時,漏(lou)入的(de)流體(ti)(ti)在此空間內收集起來,通(tong)過接(jie)管引出,因此可保(bao)證殼程(cheng)(cheng)流體(ti)(ti)和管程(cheng)(cheng)流體(ti)(ti)不致相互竄漏(lou)和污(wu)染。雙管板(ban)(ban)換(huan)熱(re)器(qi)主要用于嚴格要求參與換(huan)熱(re)的(de)兩流體(ti)(ti)不互相竄漏(lou)的(de)場(chang)合(he),但造價(jia)比固定(ding)管板(ban)(ban)式換(huan)熱(re)器(qi)高(gao)。