管殼(ke)式換熱器主要分為以下(xia)幾類:
1. 固定(ding)管板式換熱器
管殼(ke)(ke)式換熱(re)器主(zhu)要(yao)是由殼(ke)(ke)體(ti)、管束、管板(ban)(ban)、管箱及折流(liu)(liu)板(ban)(ban)等組成(cheng),具體(ti)結(jie)構如(ru)圖7.4。“固(gu)定管板(ban)(ban)”是指(zhi)管板(ban)(ban)和殼(ke)(ke)體(ti)之(zhi)間也是剛(gang)性連(lian)接在一起,相互之(zhi)間無相對移動,固(gu)定管板(ban)(ban)式換熱(re)器適用(yong)于殼(ke)(ke)程流(liu)(liu)體(ti)清潔、不易結(jie)垢(gou)、管程常(chang)要(yao)清洗(xi)、冷熱(re)流(liu)(liu)體(ti)溫(wen)差不太大的場合。
結構:管子的兩端分別固定在兩塊(kuai)管板上,管板與殼體相焊。
優點(dian):結構(gou)簡單、布局(ju)緊湊(cou),能承受較高壓(ya)力,造價低,管程清(qing)洗方(fang)便,管子損壞時(shi)方(fang)便堵管或更換。排(pai)管數比U形管換熱(re)器多。
缺點(dian):管(guan)束與殼體(ti)的壁溫或材料的線(xian)脹(zhang)系(xi)數相差較大(da)(da)時,殼體(ti)和(he)管(guan)束中將產生較大(da)(da)熱應力,為此應需要(yao)設置柔(rou)性元件(如膨(peng)脹(zhang)節)。不(bu)能抽芯,無法進行機械清洗,不(bu)能更換管(guan)束,必須采用(yong)化學方法清洗,維修(xiu)成本較高(gao),因(yin)此要(yao)求殼程流(liu)體(ti)不(bu)易結垢(gou)。
適用范圍:殼(ke)(ke)(ke)程(cheng)側介質清潔不易(yi)結垢、管程(cheng)與殼(ke)(ke)(ke)程(cheng)兩側溫差不大(da)或溫差較大(da)但(dan)殼(ke)(ke)(ke)側壓力(li)不高的場合。

2. 浮頭式換(huan)熱器(見圖7.5)
結構(gou):浮頭(tou)式換熱(re)器兩端(duan)管(guan)板中只有(you)一(yi)端(duan)與殼(ke)體固定,另一(yi)端(duan)可相對殼(ke)體自(zi)由(you)移動,稱(cheng)為浮頭(tou)。浮頭(tou)由(you)浮頭(tou)管(guan)板、鉤圈和(he)浮頭(tou)蓋(gai)組成,是可拆連接,管(guan)束可從殼(ke)體中抽出。管(guan)子受熱(re)時(shi),管(guan)束連同(tong)浮頭(tou)可以沿軸向自(zi)由(you)伸縮,完全消除了溫差應力。
優點:可(ke)抽(chou)式管束(shu),當換熱管為正方形(xing)或(huo)轉角正方形(xing)排列時(shi),管束(shu)可(ke)抽(chou)出(chu)進行機(ji)械清(qing)洗(xi),適用于(yu)易結垢(gou)及(ji)堵塞的工況(kuang)。一端可(ke)自由浮動,不(bu)需(xu)考慮溫(wen)差應力,可(ke)用于(yu)大溫(wen)差場合。
缺點:結(jie)構復雜,造價(jia)高,設(she)備笨重,材料消(xiao)耗大。浮(fu)(fu)(fu)頭(tou)端結(jie)構復雜,影響排(pai)管數。浮(fu)(fu)(fu)頭(tou)密(mi)封(feng)面在操作時,易產生內漏。浮(fu)(fu)(fu)頭(tou)處若密(mi)封(feng)不嚴會造成兩種流體(ti)混合(he)且不易察(cha)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℃ 。
浮頭式(shi)(shi)再沸器與(yu)浮頭式(shi)(shi)換熱器結(jie)構類(lei)似,見(jian)圖7.6。殼體內(nei)上部空(kong)間(jian)是供殼程流體蒸發用的(de),所(suo)以也可將其(qi)稱(cheng)為帶(dai)蒸發空(kong)間(jian)的(de)浮頭式(shi)(shi)換熱器。

3. U形管式換熱器
U形(xing)管(guan)式(shi)換熱(re)器不同于固定(ding)管(guan)板(ban)式(shi)和(he)浮頭式(shi),只有一(yi)(yi)塊管(guan)板(ban),管(guan)束由多根U形(xing)管(guan)組成(cheng),兩(liang)端(duan)(duan)都固定(ding)在(zai)同一(yi)(yi)塊管(guan)板(ban)上;管(guan)板(ban)和(he)殼體之間通(tong)過螺(luo)栓固定(ding)在(zai)一(yi)(yi)起,其結構如圖7.7所(suo)示。管(guan)的兩(liang)端(duan)(duan)固定(ding)在(zai)同一(yi)(yi)塊管(guan)板(ban)上,換熱(re)管(guan)可以自由伸縮(suo)。
優點:以U形管尾(wei)部的自由(you)(you)浮動解決了溫差應(ying)力的問(wen)題,管束可在殼體(ti)內自由(you)(you)伸縮,也可將管束抽(chou)出清洗,同時(shi)還節(jie)省了一塊管板,結構簡(jian)單,價格便宜,承壓能力強(qiang)。
缺點:U形(xing)(xing)管(guan)(guan)管(guan)(guan)內(nei)清洗困難(nan)且管(guan)(guan)子更換不(bu)方(fang)便。由于受管(guan)(guan)彎曲半徑的限制,布管(guan)(guan)較(jiao)少。殼(ke)程流體(ti)易形(xing)(xing)成短(duan)路。壞一根(gen)U形(xing)(xing)管(guan)(guan)相(xiang)當于壞兩根(gen)管(guan)(guan),報廢率(lv)較(jiao)高。與其他(ta)管(guan)(guan)殼(ke)式換熱器相(xiang)比布管(guan)(guan)較(jiao)少,結構不(bu)夠(gou)緊湊。
適(shi)(shi)用(yong)范圍:U形(xing)管式換熱器適(shi)(shi)用(yong)于冷熱流(liu)(liu)體溫(wen)(wen)差較大(da)、管內走清(qing)潔不(bu)結(jie)垢(gou)的(de)高(gao)溫(wen)(wen)、高(gao)壓(ya)、腐(fu)蝕性較大(da)流(liu)(liu)體的(de)場合,適(shi)(shi)用(yong)于管殼壁溫(wen)(wen)差較大(da)或殼程介質結(jie)垢(gou)需要清(qing)洗,又(you)不(bu)宜采用(yong)浮頭式和(he)固(gu)定管板(ban)的(de)場合。

4. 填料函(han)式(shi)換(huan)熱器
填料函(han)(han)式換熱器(qi)與(yu)(yu)浮(fu)頭(tou)式相(xiang)似,只(zhi)是浮(fu)動管板一端與(yu)(yu)殼(ke)體(ti)之間采(cai)用填料函(han)(han)密封(feng),如圖(tu)7.8所示(shi)。浮(fu)頭(tou)部分(fen)在殼(ke)體(ti)外,在浮(fu)頭(tou)與(yu)(yu)殼(ke)體(ti)的滑動接觸(chu)面處采(cai)用填料函(han)(han)密封(feng)結(jie)構。
優點(dian)(dian):由(you)于采(cai)用填(tian)料函(han)(han)密(mi)封結(jie)構(gou),使得管(guan)束(shu)在(zai)殼(ke)體內(nei)可以(yi)自由(you)伸縮(suo),避免了(le)(le)熱應(ying)力。加工制造(zao)方便,節(jie)省(sheng)材(cai)料,由(you)于可抽(chou)芯,維修方便。由(you)于減少了(le)(le)殼(ke)體大(da)蓋,它的(de)結(jie)構(gou)較(jiao)浮頭(tou)式(shi)(shi)換熱器簡單,造(zao)價(jia)也(ye)較(jiao)低,具有浮頭(tou)式(shi)(shi)的(de)優點(dian)(dian)且結(jie)構(gou)簡單、制造(zao)方便、易于檢(jian)修清洗,特別是對腐蝕(shi)嚴(yan)重、溫差較(jiao)大(da)而經常要更換管(guan)束(shu)的(de)冷卻(que)器,采(cai)用填(tian)料函(han)(han)式(shi)(shi)比浮頭(tou)式(shi)(shi)和固定(ding)管(guan)板式(shi)(shi)更為優越。
缺點:填料(liao)處易(yi)產生泄漏;工作壓(ya)力和溫(wen)(wen)度受一(yi)定限(xian)制(zhi),直徑也不宜過(guo)大(da)。由于填料(liao)密封性所限(xian),不適用(yong)于殼程流(liu)體易(yi)揮發、易(yi)燃、易(yi)爆及有毒的(de)情況(kuang)。目前(qian)所使用(yong)的(de)填料(liao)函(han)式(shi)換熱器直徑大(da)多在700mm以(yi)下,大(da)直徑的(de)用(yong)得很少(shao),尤其在操作壓(ya)力及溫(wen)(wen)度較(jiao)高的(de)條件(jian)下采用(yong)更少(shao)。
適用范圍:一般適用于2.5MPa以下的(de)(de)(de)工作條件且不能用于易揮發、易燃易爆、有毒及貴重(zhong)介質的(de)(de)(de)工況。使用溫(wen)度(du)受(shou)限于填料的(de)(de)(de)物性。目前使用較少(shao)。

5. 雙重管式(shi)換熱器(qi)
雙重(zhong)管(guan)(guan)(guan)式(shi)換熱器(qi)將(jiang)一(yi)組管(guan)(guan)(guan)子插(cha)入(ru)另(ling)一(yi)組相應的(de)(de)管(guan)(guan)(guan)子中而構成的(de)(de)換熱器(qi),見圖7.9。管(guan)(guan)(guan)程(cheng)流(liu)(liu)(liu)體(B流(liu)(liu)(liu)體)從管(guan)(guan)(guan)箱(xiang)進口管(guan)(guan)(guan)流(liu)(liu)(liu)入(ru),通過內插(cha)管(guan)(guan)(guan)到(dao)達外套(tao)管(guan)(guan)(guan)的(de)(de)底部,然后反向,通過內插(cha)管(guan)(guan)(guan)和(he)外套(tao)管(guan)(guan)(guan)之(zhi)間的(de)(de)環形(xing)空間,最后從管(guan)(guan)(guan)箱(xiang)出口管(guan)(guan)(guan)流(liu)(liu)(liu)出。其(qi)特點是內插(cha)管(guan)(guan)(guan)與(yu)外套(tao)管(guan)(guan)(guan)之(zhi)間沒有約束,可(ke)自由伸縮(suo)。因此(ci),它適用于溫差很大(da)的(de)(de)兩流(liu)(liu)(liu)體換熱。但(dan)管(guan)(guan)(guan)程(cheng)流(liu)(liu)(liu)體的(de)(de)阻力(li)較(jiao)大(da),設備造價較(jiao)高。
6. 雙管(guan)板換熱器(qi)
雙(shuang)管(guan)(guan)(guan)(guan)板換熱(re)器(qi)的(de)(de)(de)管(guan)(guan)(guan)(guan)子兩(liang)(liang)端分(fen)別(bie)連(lian)接(jie)(jie)在兩(liang)(liang)塊管(guan)(guan)(guan)(guan)板上,見圖7.10。雙(shuang)管(guan)(guan)(guan)(guan)板換熱(re)器(qi)兩(liang)(liang)塊管(guan)(guan)(guan)(guan)板之間留有一定(ding)的(de)(de)(de)空(kong)間,并裝設開孔接(jie)(jie)管(guan)(guan)(guan)(guan)。當管(guan)(guan)(guan)(guan)子與(yu)(yu)一側(ce)管(guan)(guan)(guan)(guan)板的(de)(de)(de)連(lian)接(jie)(jie)處發(fa)生泄漏(lou)(lou)時,漏(lou)(lou)入(ru)的(de)(de)(de)流體在此(ci)空(kong)間內收集(ji)起來,通過接(jie)(jie)管(guan)(guan)(guan)(guan)引出,因(yin)此(ci)可保(bao)證殼程流體和(he)管(guan)(guan)(guan)(guan)程流體不(bu)致相互竄漏(lou)(lou)和(he)污染(ran)。雙(shuang)管(guan)(guan)(guan)(guan)板換熱(re)器(qi)主要(yao)用(yong)于嚴格要(yao)求參與(yu)(yu)換熱(re)的(de)(de)(de)兩(liang)(liang)流體不(bu)互相竄漏(lou)(lou)的(de)(de)(de)場合,但造價比(bi)固定(ding)管(guan)(guan)(guan)(guan)板式換熱(re)器(qi)高。


