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詳細介紹
| 結構特點 | |
| 浮頭式換熱器的一端管板固定在殼體與管箱之間，另一端管板可在殼體內(nèi)自由移動，管束與殼體之間沒有溫差應力； 清洗方便，管束可靈活抽出； 填料函式在較高的溫度和壓力下工作，但浮頭結構復雜，造價高； | |
| 應用領域 | |
| 主要用于滿足具有較高要求的例如高溫差化工、煉油等行業(yè)。用于液體的換熱、氣體或空氣的冷卻以及蒸汽冷凝。 |
報價所需資料
- 流量或熱負荷
- 溫度程序
- 流體（如果不是水）的物理屬性
- 所需工作壓力
- 允許壓降
- 可用蒸汽壓力
管殼式shell and tube heat exchanger又稱。是以封閉在殼體中管束的壁面作為熱面的。這種換熱器結構較簡單，操作可靠，可用各種結構材料（主要是金屬材料）制造，能在高溫、高壓下使用，是目前應用的類型。
結構
由殼體、熱管束、管板、折流板（擋板）和管箱等部件組成。殼體多為圓筒形，內(nèi)部裝有管束，管束兩端固定在管板上。進行換熱的冷熱兩種流體，一種在管內(nèi)流動，稱為管程流體；另一種在管外流動，稱為殼程流體。為提高管外流體的熱分系數(shù)，通常在殼體內(nèi)安裝若干擋板。擋板可提高殼程流體速度，迫使流體按規(guī)定路程多次橫向通過管束，增強流體湍流程度。換熱管在管板上可按等邊三角形或正方形排列。等邊三角形排列較緊湊，管外流體湍動程度高，熱分系數(shù)大；正方形排列則管外清洗方便，適用于易結垢的流體。
流體每通過管束一次稱為一個管程；每通過殼體一次稱為一個殼程。圖示為的單殼程單管程,簡稱為1-1型換熱器。為提高管內(nèi)流體速度,可在兩端管箱內(nèi)設置隔板，將全部管子均分成若干組。這樣流體每次只通過部分管子，因而在管束中往返多次，這稱為多管程。同樣，為提高管外流速，也可在殼體內(nèi)安裝縱向擋板，迫使流體多次通過殼體空間，稱為多殼程。多管程與多殼程可配合應用。
類型
管殼式換熱器由于管內(nèi)外流體的溫度不同，因之換熱器的殼體與管束的溫度也不同。如果兩溫度相差很大，換熱器內(nèi)將產(chǎn)生很大熱應力，導致管子彎曲、斷裂，或從管板上拉脫。因此，當管束與殼體溫度差超過50℃時，需采取適當補償措施，以消除或減少熱應力。根據(jù)所采用的補償措施，管殼式換熱器可分為以下幾種主要類型
①管束兩端的管板與殼體聯(lián)成一體，結構簡單,但只適用于冷熱流體溫度差不大,且殼程不需械清洗時的換熱操作。當溫度差稍大而殼程壓力又不太高時，可在殼體上安裝有彈性的補償圈，以減小熱應力。
②管束一端的管板可，消除了熱應力;且整個管束可從殼體中抽出,便于械清洗和檢修。浮頭式換熱器的應用較廣，但結構比較復雜，造價較高。
③每根換熱管皆彎成U形，兩端分別固定在同一管板上下兩區(qū)，借助于管箱內(nèi)的隔板分成進出口兩室。此種換熱器消除了熱應力，結構比浮頭式簡單，但管程不易清洗。
④渦流熱膜換熱器采用的渦流熱膜熱技術，通過改變流體運動狀態(tài)來增加熱效果，當介質(zhì)經(jīng)過渦流管表面時，強力沖刷管子表面，從而提高換熱效率?？蛇_10000W/m2℃。同時這種結構實現(xiàn)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，對流換熱系數(shù)降低。
據(jù)【換熱設備推廣中心】的資料顯示，渦流熱膜換熱器的特點在于經(jīng)濟性和安全性統(tǒng)一。由于考慮了換熱管之間，換熱管和殼體之間流動關系，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，并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。
性能對比
| 對比項目 | 浮動盤管換熱器 | 螺紋管換熱器 | 渦流熱膜換熱器 |
| 適用介質(zhì)種類 | 蒸汽、水 | 蒸汽、水 | 弱腐蝕性化工原料、蒸汽、水 |
| 介質(zhì)的參數(shù)范圍 | 溫度0-150度 壓力0-1.0MPa | 溫度0-150度 壓力0-1.6MPa | 溫度-40-400度 壓力0-10.0MPa |
| 熱效率 | 熱效率=92% | 熱效率=93% | 熱效率=96% |
| 防垢性能 | 自動除垢 | 人工除垢 | 具有防垢功能 |
| 耐震、噪音 | 振動較大，噪音大 | 振動較小，噪音小 | 振動微弱，噪音小 |
| 試用壽命 | 7年左右 | 10年左右 | 20年左右 |
| 維修 | 停維修，更換管束 | 停維修，拔管再脹管 | 無需維修 |
選用要點
1）、根據(jù)已知冷、熱流體的流量，初、終溫度及流體的比熱容決定所需的換熱面積。初步估計換熱面積，一般先假定熱系數(shù)，確定換熱器構造，再校核熱系數(shù)K值。
2）、選用換熱器時應注意壓力等級，使用溫度，接口的連接條件。在壓力降，安裝條件允許的前提下，管殼式換熱器以選用直徑小的加長型，有利于提高換熱量。
3）、換熱器的壓力降不宜過大，一般控制在0.01～0.05MPa之間；
4）、流速大小應考慮流體黏度，黏度大的流速應小于0.5～1.0m/s；一般流體管內(nèi)的流速宜取0.4～1.0m/s；易結垢的流體宜取0.8～1.2m/s。
5）、高溫水進入換熱器前宜設過濾器。
6）、熱交換站中的單臺處理和配置臺數(shù)組合結果應滿足熱交換站的總供熱負荷及調(diào)節(jié)的要求。在滿足用戶熱負荷調(diào)節(jié)要求的前提下，同一個供熱系數(shù)中的換熱器臺數(shù)不宜少于2臺，不宜多于5臺。
安裝要點
1）、熱交換器應以工作壓力的1.5倍做水壓試驗，蒸汽部分應不低于蒸汽供汽壓力加0.3MPa；熱水部分應不低于0.4MPa。在試驗壓力下，保持10min壓力不降。
2）、管殼式換熱器前端應留有抽卸管束的空間，即其封頭于墻壁或屋頂?shù)木嚯x不得小于換熱器的長度，設備運行操作通道凈寬不宜小于0.8m。
3）、各類閥門和儀表的安裝高度應便于操作和觀察。
4）、加熱器上部附件（一般指安全閥）的點至建筑結構點的垂直凈距應滿足安裝檢測的要求，并不得小于0.2m。
執(zhí)行標準
產(chǎn)品標準
《管殼式換熱器》GB151-1999
《導流型容積式水加熱器和半容積式水加熱器U型管束》CJ/T 163-2002
工程標準
《》GB50242-2002
相關標準圖
05R103 熱交換站工程設計施工圖集
01S122-1～10水加熱器選用及安裝
腐蝕分析
管殼式換熱器的材料一般以、不銹鋼和銅為主，其中碳鋼材質(zhì)的在作為冷卻器使用時，其管板與列管的焊縫經(jīng)常出現(xiàn)腐蝕泄漏，泄漏物進入冷卻水系統(tǒng)污染環(huán)境又造成物料浪費。
管殼式換熱器在制作時，管板與列管的焊接一般采用工弧焊，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(yè)冷卻水接觸，而工業(yè)冷卻水中的雜質(zhì)、鹽類、氣體、微生物都會構成對管板和焊縫的腐蝕，這就是我們常說的化學腐蝕。研究表明，工業(yè)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，金屬結構的復雜程度也會影響腐蝕形態(tài)。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(chǎn)物和積沉物，分布著大小不等的凹坑。以海水為介質(zhì)時，還會產(chǎn)生偶腐蝕?；瘜W腐蝕就是介質(zhì)的腐蝕，換熱器管板接觸各種各樣的化學介質(zhì)，就會受到化學介質(zhì)的腐蝕。另外，換熱器管板還會與換熱管之間產(chǎn)生一定的雙金屬腐蝕。
綜上所述，影響管殼式換熱器腐蝕的主要因素有
（1）介質(zhì)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。碳鋼和不銹鋼在濃度為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(zhì)有害雜質(zhì)包括氯離子、硫離子、氰離子、氨離子等，這些雜質(zhì)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(shù)情況下流速越大，腐蝕也越大。
防腐保護
針對冷卻塔防腐問題，統(tǒng)方法以為主，但補焊易使管板內(nèi)部產(chǎn)生內(nèi)應力，難以消除，可能造成冷卻塔管板焊縫再次滲漏?，F(xiàn)西方國家多采用的方法進行保護。其具有優(yōu)異的粘著性能及抗溫、抗化學腐蝕性能，在封閉的環(huán)境里可以安全使用而不會收縮，特別是良好的隔離雙金屬腐蝕和耐沖刷性能，從根本上杜絕了修復部位的腐蝕滲漏，為冷卻塔提供一個長久的保護涂層。
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