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列管式換熱器

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列管式換熱器

发布时间:2019-03-19 热度:

列管式換熱器简介:

列管式換熱器(tubular exchanger)是目前化工及酒精免费高清在线视频色yeye网址上应用最广的一种换热器。它主要由壳体、管板、换热管、封头、折流擋板等组成。所需材质 ,可分别采用普通碳钢、紫铜、或不锈钢制作。在进行换热时,一种流体由封头的连结管处进入,在管流动,从封头另一端的出口管流出,这称之管程;另一种流体由壳体的接管进入,从壳体上的另一接管处流出,这称为壳程。

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各种換熱器類型:


固定管板式

列管式換熱器的结构比较简单、紧凑、造价便宜,但管外不能机械清洗。此种换热器管束连接在管板上,管板分别焊在外壳两端,并在其上连接有顶盖,顶盖和壳体装有流体进出口接管。通常在管外装置一系列垂直于管束的挡板。同时管子和管板与外壳的连接都是刚性的,而管内管外是两种不同温度的流体。因此,当管壁与壳壁温差较大时,由于两者的热膨胀不同,产生了很大的温差应力,以至管子扭弯或使管子从管板上松脱,甚至毁坏换热器。
爲了克服溫差應力必須有溫差補償裝置,一般在管壁與殼壁溫度相差50℃以上時,爲安全起見,換熱器應有溫差補償裝置。但補償裝置(膨脹節)只能用在殼壁與管壁溫差低于60~70℃和殼程流體壓強不高的情況。一般殼程壓強超過0.6Mpa時由于補償圈過厚,難以伸縮,失去溫差補償的作用,就應考慮其他結構。

浮頭式

换热器的一块管板用法兰与外壳相连接,另一块管板不与外壳连接,以使管子受热或冷却时可以自由伸缩,但在这块管板上连接一个顶盖,称之为“浮头”,所以这种换热器叫做浮頭式換熱器。其优点是:管束可以拉出,以便清洗;管束的膨胀不变壳体约束,因而当两种换热器介质的温差大时,不会因管束与壳体的热膨胀量的不同而产生温差应力。其缺点为结构复杂,造价高。

填料函式

这类换热器管束一端可以自由膨胀,结构比浮頭式简单,造价也比浮頭式低。但壳程内介质有外漏的可能,壳程中不应处理易挥发、易燃、易爆和有毒的介质。

U型管式

U形管式換熱器每根管子都彎成U形,兩端固定在同一塊管板上,每根管子皆可自由伸縮,從而解決熱補償問題。管程至少爲兩程,管束可以抽出清洗,管子可以自由膨脹。其缺點是管子內壁清洗困難,管子更換困難,管板上排列的管子少。優點是結構簡單,質量輕,適用于高溫高壓條件。

渦流熱膜

渦流熱膜换热器采用最新的渦流熱膜传热技术,通过改变流体运动状态来增加传热效果,当介质经过涡流管表面时,强力冲刷管子表面,从而提高换熱效率。最高可达10000W/m2℃。同时这种结构实现了耐腐蚀、耐高温、耐高压、防结垢功能。其它类型的换热器的流体通道为固定方向流形式,在换热管表面形成绕流,对流换热系数降低。
据【换热设备推广中心】的资料显示,渦流熱膜换热器的最大特点在于经济性和安全性统一。由于考虑了换热管之间,换热管和壳体之间流动关系,不再使用折流板强行阻挡的方式逼出湍流,而是靠换热管之间自然诱导形成交替漩涡流,并在保证换热管不互相摩擦的前提下保持应有的颤动力度。换热管的刚性和柔性配置良好,不会彼此碰撞,既克服了浮動盤管換熱器之间相互碰撞造成损伤的问题,又避免了普通管壳式换热器易结垢的问题。

渦流熱膜换热器性能特点:

1.高效節能,該換熱器傳熱系數爲6000-8000W/m2.0C;
  2.全不鏽鋼制作,使用壽命長,可達20年以上,十年內出現換熱器質量問題免費更換;
  3.改層流爲湍流,提高了換熱效率,降低了熱阻;
  4.換熱速度快,耐高溫(400℃),耐高壓(2.5Mpa);
  5.結構緊湊,占地面積小,重量輕,安裝方便,節約土建投資;
  6.設計靈活,規格齊全,實用針對性強,節約資金;
  7.應用條件廣泛,適用較大的壓力、溫度範圍和多種介質熱交換;
  8.維護費用低,易操作,清垢周期長,清洗方便。
  9.采用納米熱膜技術,顯著增大傳熱系數。
  10.應用領域廣闊,可廣泛用于熱電、廠礦、石油化工、城市集中供熱、食品醫藥、能源電子、機械輕工等領域。

渦流熱膜换热器性能对比:


對比項目 浮動盤管換熱器 螺紋管換熱器 渦流熱膜换热器
適用介質種類 蒸汽、水 蒸汽、水 弱腐蝕性化工原料、蒸汽、水
介質的參數範圍 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 停机維修,更换管束 停机維修,拔管再胀管 无需維修


折流擋板

为提高壳程流体流速,往往在壳体内安装一定数目与管束相互垂直的折流擋板。折流擋板不仅可防止流体短路、增加流体流速,还迫使流体按规定路径多次错流通过管束,使湍动程度大为增加。常用的折流擋板有圆缺形和圆盘形两种,前者更为常用。

多殼程

列管式換熱器必须从结构上考虑热膨胀的影响,采取各种补偿的办法,消除或减小热应力,根据所采取的温差补偿措施。

滲漏解析:

换热器渗漏是换热器使用中最为常见的设备管理问题,渗漏主要是腐蚀造成的,少部分是由于换热器选型和换热器本身的制造工艺缺陷,列管式換熱器的腐蚀形式基本有两种:电化学腐蚀和化学腐蚀。列管式換熱器在制作时,管板与列管的焊接一般采用手工电弧焊,焊缝形状存在不同程度的缺陷,如凹陷、气孔、夹渣等,焊缝应力的分布也不均匀。使用时管板部分一般与工业冷却水接触,而工业冷却水中的杂质、盐类、气体、微生物都会构成对管板和焊缝的腐蚀。这就是我们常说的电化学腐蚀。研究表明,工业水无论是淡水还是海水,都会有各种离子和溶解的氧气,其中氯离子和氧的浓度变化,对金属的腐蚀形状起重要作用。另外,金属结构的复杂程度也会影响腐蚀形态。因此,管板与列管焊缝的腐蚀以孔蚀和缝隙腐蚀为主。从外观看,管板表面会有许多腐蚀产物和积沉物,分布着大小不等的凹坑。以海水为介质时,还会产生电偶腐蚀。化学腐蚀就是介质的腐蚀,换热器管板接触各种各样的化学介质,就会受到化学介质的腐蚀。另外,换热器管板还会与换热管之间产生一定的双金属腐蚀。一些管板还长期处于腐蚀介质的冲蚀中。尤其是固定管板換熱器, 还有温差应力, 管板与换热管联接处极易泄漏,导致换热器失效。

綜上所述,影響換熱器管板腐蝕的主要因素有:

(1)介質成分和濃度:濃度的影響不一,例如在鹽酸中,一般濃度越大腐蝕越嚴重。碳鋼和不鏽鋼在濃度爲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:有害雜質包括氯離子、硫離子、氰離子、氨離子等,這些雜質在某些情況下會引起嚴重腐蝕
(3)温度:腐蚀是一种化学反应,温度每提升 10℃,腐蚀速度约增加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:多數情況下流速越大,腐蝕也越大。

試漏方法:

列管換熱器無損檢測

在故障檢測、特別是換熱器部分可使用專業的知識和儀器,可以檢測腐蝕現象産生的原因,這裏以美嘉華的技術免费高清在线视频色yeye网址爲例來了解一下無損檢測設備的功能:
1)可視內窺鏡檢測管板內表面;
2)定制的問題研究和報價;
3)APR(聲脈沖反射法),一種創新的無損檢測技術,基于分析管板內産生多維聲波的分析;
4)無損檢測直的和彎曲的由有磁性和無磁性材料制成的換熱器管材;
5)快速检测:每个管材少于 10 秒;
6)檢測泄露、全部和部分堵塞、侵蝕和點蝕;
7)适合椭圆管、方形管、螺旋管、肋片管及从 9/16”直径出的弯曲;
8)立即可視結果;
9)數字存儲用于以後的檢查和比較。
10)定制的問題研究和成本估計。

水試漏的方法

傳統上我們使用水對換熱器的試漏,就是將水注入換熱器中,注滿水後再用水泵對換熱器中的水進行打壓,使之達到一定的壓力,進行對換熱器的查漏。查漏結束做出標記後泄壓和排水,再進行堵漏。如果換熱器較大、泄漏較嚴重,水壓在較低時就會發生泄漏,不得不排水堵漏,堵漏完成後再充水、充壓試漏,反複進行,增加換熱器檢修時間。由于充水和打壓需要大量的時間,泄漏的部位需要動火補焊消漏時,又要對泄漏部位進行幹燥處理,否則影響補焊消漏的質量。如果泄漏的換熱器內部有可燃介質,必須進行氮氣置換,合格後才能動火補焊消漏作業,否則會産生著火和爆炸,危及人身和設備的安全。

氮氣試漏的方法

列管式換熱器泄漏后使用氮气进行充压试漏,比较快速。用氮气对换热器堵漏动火作业时,不必再进行置换处理,节约检修消漏的时间。

氮氣在合成氨換熱器試漏中的使用

操作要點


(1)由于是高壓氮氣(壓力9.5MPa),使用時必須要有2人以上作業開閥門,在兩閥門中間加裝壓力表1個,一人監護壓力表的指示,另一人進行開閥門作業,保證管道壓力在允許的範圍之內,防止超壓,造成管線或人員傷害。
(2)换热器EA103为浮頭式換熱器,试漏时需要做试漏封头安装到换热器上。
(3)投用步驟 先全開1閥和3閥,如圖1,再緩慢打開2閥,對換熱器進行充壓,同時注意壓力表壓力,在3.0MPa之內。
(4)泄壓步驟 先全關1閥和2閥,打開泄壓閥門泄壓完成後,全關3閥。

兩種試漏方法的比較

從上述使用情況看,用氮氣試漏節約大量的檢修時間,檢修費用。水和氮氣試漏方法的比較見表1。

氮氣試漏的安全注意事項

(1)因爲氮氣有窒息的風險,使用時必須注意人員的安全,防止人員中毒。
(2)氮氣使用時要提前進行管線的預制。
(3)氮氣使用時臨時管線上要增加壓力表,兩人用對講機聯系開閥門,防止超壓。
(4)氮氣使用完成後必須及時泄壓、拆除。
(5)氮氣使用時必須2人以上用對講機聯系充壓和泄壓操作,防止管線超壓,損壞管線,防止人員窒息,造成人身傷害。
(6)氮氣不使用時必須對管線的閥門進行挂“禁動”標識牌,防止人員誤動作。

冷熱流體流動通道的選擇

在列管式換熱器内,冷热流体流动通道可根据以下原则进行选择:
(1)不潔淨和易結垢的的液體宜走管程,因管內清洗方便;
(2)腐蝕性流體宜走管程,以免管束和殼體同時受腐蝕;
(3)壓強高的宜走管程,以免殼體承受壓力;
(4)飽和蒸汽宜走殼程,因飽和蒸汽比較清潔,對流傳熱系數與流速無關而且冷凝液容易排出;
(5)被冷卻的流體宜走殼程,便于散熱;
(6)若兩流體溫差較大,對于剛性結構的換熱器,宜將對流傳熱系數大的流體通過殼程,可減少熱應力;
(7)流量小而粘度大的流體宜走殼程;

流體進出口溫度的確定

如果換熱器以冷卻爲目的熱流體的進出口溫度已由工藝條件確定,而冷卻介質的出口溫度則需要選擇。若選擇較高的出口溫度,可選小換熱器,但冷卻介質的流量要加大;反之要選擇低的出口溫度,冷卻介質流量減少了,但要選大的換熱器,因此冷卻介質的出口溫度要權衡二者的投資大小來確定。


列管式換熱,換熱相關參數:

1.換熱管(換熱管基本用不鏽鋼換熱管多,也有其它材質)爲Φ19mm的換熱器基本參數:

公稱直徑
DN
mm
公稱壓力
PN
MPa
管程數
N
管子根量
n
中心排管數 管程流通面積
計算換熱面積,m²
換熱管長度,mm
1500 2000 3000 4500 6000 9000
159 1.60
2.50
4.00
6.40
1 15 5 0.0027 1.3 1.7 2.6      
219 33 7 0.0058 2.8 3.7 5.7      
273 1 65 9 0.0115 5.4 7.4 11.3 17.1 22.9  
2 56 8 0.0049 4.7 6.4 9.7 14.7 19.7  
325 1 99 11 0.0175 8.3 11.2 17.1 26.0 34.9  
2 88 10 0.0078 7.4 10.0 15.2 23.1 31.0  
4 68 11 0.0030 5.7 7.7 11.8 17.9 23.9  
400 0.60
1.00
1.60
2.50
4.00
1 174 14 更多參數免费高清在线视频色yeye网址
2 164 15              
4 146 14              
450 1 237 17              
2 220 16              
4 200 16              
500 1 275 19              
2 256 18              
4 222 18              
600 1 430 22              
2 416 23              
4 370 22              
6 360 20              
700 1 607 27              
2 574 27              
4 542 27              
6 518 24              
800 0.60
1.60
2.50
4.00
1 797 31              
2 776 31              
4 722 31              
6 710 30              
900 1 1009 35              
2 988 35              
4 938 35              
6 914 34              
1000 1 1267 39              
2 1234 39              
4 1186 39              
6 1148 38              
(1100) 1 1501 43              
2 1470 43              
4 1450 43              
6 1380 42              
1200 1 1837 47              
2 1816 47              
4 1732 47              
6 1716 46              
(1300) 0.25
0.60
1.00
1.60
2.50
1 2123 51              
2 2080 51              
4 2074 50              
6 2028 48              
1400 1 2557 55              
2 2502 54              
4 2404 55              
6 2378 54              
(1500) 1 2929 59              
2 2874 58              
4 2768 58              
6 2692 56              
1600 1 3339 61              
2 3282 62              
4 3176 62              
6 3140 61              
(1700) 1 3721 65              
2 3646 66              
4 3544 66              
6 3512 63              
1800 1 4247 71              
2 4186 70              
4 4070 69              
6 4048 67              

注:管程流通面積为各程平均值.括号内公稱直徑不推荐使用.

2.換熱管(換熱管基本用不鏽鋼換熱管多,也有其它材質)爲Φ25mm的換熱器基本參數


公稱直徑
DN
mm
公稱壓力
PN
MPa
管程數
N
管子根量
n
中心排管數 管程流通面積
計算換熱面積,m²
換熱管長度,mm
Φ25×2 Φ25×2.5 1500 2000 3000 4500 6000 9000
159 1.60
2.50
4.00
6.40
1 11 3 0.0038 0.0035 1.2 1.6        
219 25 5 0.0087 0.0079 2.7 3.7        
273 1 38 6 0.0132 0.0119 4.2 5.7        
2 32 7 0.0055 0.0050 3.5 4.8        
325 1 57 9 0.0197 0.0179 6.3 8.5        
2 56 9 0.0088 0.0088 6.2          
4 40 9 0.0031 0.0031 4.4          
400 0.60
1.00
1.60
2.50
4.00
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2                    
4                    
450 1                    
2                    
4                    
500 1                    
2                    
4                    
600 1                    
2                    
4                    
6                    
700 1                    
2                    
4                    
6                    
800 0.60
1.60
2.50
4.00
1                    
2                    
4                    
6                    
900 1                    
2                    
4                    
6                    
1000 1                    
2                    
4                    
6                    
(1100) 1                    
2                    
4                    
6                    
1200 1                    
2                    
4                    
6                    
(1300) 0.25
0.60
1.00
1.60
2.50
1                    
2                    
4                    
6                    
1400 1                    
2                    
4                    
6                    
(1500) 1                    
2                    
4                    
6                    
1600 1                    
2                    
4                    
6                    
(1700) 1                    
2                    
4                    
6                    
1800 1                    
2                    
4                    
6                    

注:管程流通面積为各程平均值.括号内公稱直徑不推荐使用.

注意:以上固定管板換熱,換熱規格型號技術參數僅供參考,按實際設計爲主!


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