管(guan)殼式換熱器主要(yao)分為以下幾類(lei):
1. 固(gu)定管板式換熱器
管殼(ke)(ke)式換熱器主(zhu)要(yao)是由殼(ke)(ke)體(ti)、管束、管板(ban)(ban)、管箱及折流(liu)板(ban)(ban)等組成,具體(ti)結構如(ru)圖7.4。“固定管板(ban)(ban)”是指管板(ban)(ban)和殼(ke)(ke)體(ti)之(zhi)間也是剛性連接(jie)在一起,相互之(zhi)間無相對移(yi)動,固定管板(ban)(ban)式換熱器適用于殼(ke)(ke)程流(liu)體(ti)清(qing)潔、不易結垢、管程常要(yao)清(qing)洗、冷(leng)熱流(liu)體(ti)溫差不太(tai)大的場合。
結(jie)構:管(guan)子的兩端分別固定在兩塊(kuai)管(guan)板(ban)上(shang),管(guan)板(ban)與殼體相(xiang)焊。
優點(dian):結(jie)構簡單、布(bu)局緊湊,能承受較高壓力,造價低,管(guan)(guan)程清洗(xi)方便(bian),管(guan)(guan)子損壞時方便(bian)堵管(guan)(guan)或更換。排管(guan)(guan)數比(bi)U形管(guan)(guan)換熱(re)器(qi)多。
缺點(dian):管束與殼(ke)(ke)體的(de)壁溫(wen)或材料的(de)線(xian)脹系數相差較(jiao)大時,殼(ke)(ke)體和管束中(zhong)將(jiang)產生較(jiao)大熱(re)應(ying)力,為此應(ying)需要(yao)設置柔(rou)性元(yuan)件(如(ru)膨(peng)脹節)。不(bu)(bu)能抽芯,無法進行機械清(qing)洗,不(bu)(bu)能更換管束,必須(xu)采用化學方法清(qing)洗,維修(xiu)成本較(jiao)高,因此要(yao)求殼(ke)(ke)程流(liu)體不(bu)(bu)易結垢。
適(shi)用范圍:殼(ke)(ke)程(cheng)(cheng)側介質(zhi)清潔不(bu)易結垢、管程(cheng)(cheng)與殼(ke)(ke)程(cheng)(cheng)兩(liang)側溫差不(bu)大或溫差較大但殼(ke)(ke)側壓力(li)不(bu)高(gao)的場合。
2. 浮頭式換熱器(見圖(tu)7.5)
結構:浮(fu)頭(tou)式換熱器兩端管(guan)板中(zhong)只有一端與殼(ke)體(ti)(ti)固定,另一端可相對殼(ke)體(ti)(ti)自由移(yi)動,稱(cheng)為浮(fu)頭(tou)。浮(fu)頭(tou)由浮(fu)頭(tou)管(guan)板、鉤圈和浮(fu)頭(tou)蓋組(zu)成,是可拆連接,管(guan)束(shu)可從殼(ke)體(ti)(ti)中(zhong)抽出。管(guan)子受熱時,管(guan)束(shu)連同(tong)浮(fu)頭(tou)可以沿軸(zhou)向自由伸縮,完全(quan)消(xiao)除了(le)溫差應(ying)力。
優點:可(ke)(ke)抽(chou)式管(guan)束,當換熱管(guan)為正方形(xing)或轉角正方形(xing)排列時,管(guan)束可(ke)(ke)抽(chou)出(chu)進行機械清洗,適用于(yu)易結垢及堵塞的工況(kuang)。一端可(ke)(ke)自由浮(fu)動,不需考(kao)慮溫差應(ying)力(li),可(ke)(ke)用于(yu)大溫差場合。
缺點:結(jie)構(gou)復雜(za),造(zao)價高,設備笨重,材(cai)料消耗大。浮(fu)頭(tou)端結(jie)構(gou)復雜(za),影響排(pai)管數。浮(fu)頭(tou)密封面(mian)在(zai)操(cao)作時,易產生內漏。浮(fu)頭(tou)處若密封不(bu)嚴會造(zao)成兩種流體(ti)混合(he)且不(bu)易察覺。
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)頭式再沸(fei)器與浮(fu)頭式換熱器結構(gou)類似,見圖(tu)7.6。殼體(ti)內(nei)上部空(kong)間是供殼程流體(ti)蒸(zheng)發用的(de)(de),所以(yi)也可(ke)將(jiang)其稱為帶蒸(zheng)發空(kong)間的(de)(de)浮(fu)頭式換熱器。
3. U形(xing)管式(shi)換熱器
U形管(guan)(guan)式換熱(re)器不(bu)同(tong)于固(gu)(gu)定管(guan)(guan)板(ban)式和浮頭式,只(zhi)有一(yi)塊(kuai)管(guan)(guan)板(ban),管(guan)(guan)束(shu)由多根U形管(guan)(guan)組(zu)成,兩端(duan)都固(gu)(gu)定在(zai)同(tong)一(yi)塊(kuai)管(guan)(guan)板(ban)上;管(guan)(guan)板(ban)和殼體之(zhi)間通過(guo)螺栓固(gu)(gu)定在(zai)一(yi)起,其結構如(ru)圖7.7所示(shi)。管(guan)(guan)的兩端(duan)固(gu)(gu)定在(zai)同(tong)一(yi)塊(kuai)管(guan)(guan)板(ban)上,換熱(re)管(guan)(guan)可以自由伸縮。
優(you)點:以U形管(guan)尾部(bu)的自由浮動(dong)解決(jue)了(le)(le)溫(wen)差應力的問題(ti),管(guan)束可在殼體內自由伸縮,也可將(jiang)管(guan)束抽出清(qing)洗,同時還節省了(le)(le)一塊管(guan)板,結構簡單(dan),價格便宜(yi),承壓能力強(qiang)。
缺點:U形管(guan)管(guan)內清(qing)洗困難且管(guan)子更換不(bu)方便(bian)。由于受管(guan)彎曲(qu)半徑的(de)限制,布管(guan)較少。殼程流體易形成短(duan)路。壞一根U形管(guan)相當于壞兩根管(guan),報廢率較高。與其他管(guan)殼式換熱(re)器相比布管(guan)較少,結構(gou)不(bu)夠緊湊。
適用范圍:U形管式換熱器適用于(yu)冷(leng)熱流體(ti)溫(wen)差較(jiao)大、管內走清(qing)潔不(bu)結(jie)垢(gou)的高溫(wen)、高壓、腐蝕(shi)性較(jiao)大流體(ti)的場合,適用于(yu)管殼壁溫(wen)差較(jiao)大或殼程(cheng)介(jie)質結(jie)垢(gou)需要清(qing)洗,又不(bu)宜采用浮頭式和固定(ding)管板(ban)的場合。
4. 填料函式換(huan)熱器
填(tian)(tian)料(liao)函(han)式換熱器(qi)與浮頭式相(xiang)似(si),只是浮動管板一端與殼(ke)(ke)體(ti)(ti)之(zhi)間采用填(tian)(tian)料(liao)函(han)密封,如圖7.8所(suo)示。浮頭部分在殼(ke)(ke)體(ti)(ti)外,在浮頭與殼(ke)(ke)體(ti)(ti)的(de)滑動接(jie)觸面處采用填(tian)(tian)料(liao)函(han)密封結(jie)構。
優點(dian):由(you)(you)于采用填料函密封結(jie)構,使(shi)得管(guan)(guan)束在殼體(ti)(ti)內可以(yi)自由(you)(you)伸(shen)縮,避免(mian)了熱應力(li)。加工(gong)制造方便(bian)(bian),節(jie)省材料,由(you)(you)于可抽(chou)芯,維修(xiu)(xiu)方便(bian)(bian)。由(you)(you)于減少了殼體(ti)(ti)大蓋,它的結(jie)構較(jiao)浮(fu)頭(tou)式(shi)(shi)(shi)換熱器簡單(dan),造價也(ye)較(jiao)低,具有(you)浮(fu)頭(tou)式(shi)(shi)(shi)的優點(dian)且結(jie)構簡單(dan)、制造方便(bian)(bian)、易于檢修(xiu)(xiu)清洗,特別(bie)是對腐蝕嚴重、溫差較(jiao)大而經(jing)常要更換管(guan)(guan)束的冷卻器,采用填料函式(shi)(shi)(shi)比浮(fu)頭(tou)式(shi)(shi)(shi)和固定管(guan)(guan)板式(shi)(shi)(shi)更為優越。
缺點:填料處易(yi)產生泄(xie)漏;工作(zuo)壓力(li)(li)和溫(wen)(wen)度受一定(ding)限制,直徑也不(bu)宜過(guo)大。由于(yu)填料密(mi)封性(xing)所限,不(bu)適(shi)用(yong)于(yu)殼程流體(ti)易(yi)揮發(fa)、易(yi)燃、易(yi)爆(bao)及有毒(du)的(de)情況。目前所使用(yong)的(de)填料函式換(huan)熱器(qi)直徑大多在700mm以下(xia),大直徑的(de)用(yong)得很少(shao),尤其在操作(zuo)壓力(li)(li)及溫(wen)(wen)度較高(gao)的(de)條件下(xia)采(cai)用(yong)更少(shao)。
適用(yong)(yong)范圍:一般適用(yong)(yong)于2.5MPa以下的工作條(tiao)件(jian)且不能用(yong)(yong)于易(yi)(yi)揮(hui)發、易(yi)(yi)燃(ran)易(yi)(yi)爆、有毒及貴重介質的工況。使用(yong)(yong)溫度受限于填(tian)料的物性(xing)。目前使用(yong)(yong)較少。
5. 雙重管(guan)式換熱器
雙重管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)式換熱(re)器(qi)(qi)將一組(zu)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)子插(cha)入另一組(zu)相應的(de)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)子中而構(gou)成的(de)換熱(re)器(qi)(qi),見圖7.9。管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)程(cheng)流體(ti)(ti)(B流體(ti)(ti))從(cong)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)箱(xiang)進口管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)流入,通過(guo)內插(cha)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)到(dao)達(da)外套(tao)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)的(de)底部(bu),然后(hou)反向,通過(guo)內插(cha)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)和外套(tao)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)之間(jian)的(de)環形空間(jian),最后(hou)從(cong)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)箱(xiang)出(chu)口管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)流出(chu)。其(qi)特點(dian)是內插(cha)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)與(yu)外套(tao)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)之間(jian)沒有(you)約束,可自由(you)伸縮(suo)。因此,它適用(yong)于溫差很大的(de)兩流體(ti)(ti)換熱(re)。但管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)程(cheng)流體(ti)(ti)的(de)阻力較(jiao)大,設備造價較(jiao)高。
6. 雙(shuang)管(guan)板(ban)換熱器
雙管(guan)(guan)板(ban)換(huan)(huan)熱(re)器(qi)的管(guan)(guan)子兩(liang)端分別連(lian)接(jie)在(zai)兩(liang)塊管(guan)(guan)板(ban)上,見(jian)圖7.10。雙管(guan)(guan)板(ban)換(huan)(huan)熱(re)器(qi)兩(liang)塊管(guan)(guan)板(ban)之(zhi)間(jian)留有一定的空間(jian),并裝設(she)開孔接(jie)管(guan)(guan)。當管(guan)(guan)子與一側管(guan)(guan)板(ban)的連(lian)接(jie)處發(fa)生泄漏(lou)(lou)時,漏(lou)(lou)入(ru)的流體(ti)(ti)在(zai)此(ci)空間(jian)內收集起來,通(tong)過接(jie)管(guan)(guan)引出,因(yin)此(ci)可(ke)保(bao)證殼程(cheng)流體(ti)(ti)和管(guan)(guan)程(cheng)流體(ti)(ti)不致(zhi)相互(hu)竄(cuan)漏(lou)(lou)和污染。雙管(guan)(guan)板(ban)換(huan)(huan)熱(re)器(qi)主要用于(yu)嚴格要求參與換(huan)(huan)熱(re)的兩(liang)流體(ti)(ti)不互(hu)相竄(cuan)漏(lou)(lou)的場合,但造價比固定管(guan)(guan)板(ban)式換(huan)(huan)熱(re)器(qi)高。