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管殼式換熱器傳熱機(jī)理

一般來(lái)說(shuō)，管殼式換熱器制造容易，生產(chǎn)成本低，選材范圍廣，清洗方便，適應(yīng)性強(qiáng)，處理量大，工作可靠，且能適應(yīng)高溫高壓。雖然它在結(jié)構(gòu)緊湊性、傳熱輕度和單位金屬消耗量方面無(wú)法與板式和板翅式換熱器相比，但它由于具有前述的一些優(yōu)點(diǎn)，因而在化工、石油能源等行業(yè)的應(yīng)用中仍處于主導(dǎo)地位。

管殼式換熱器是把管子與管板連接，再用殼體固定。它的型式大致分為固定管板式、釜式浮頭式、U型管式、滑動(dòng)管板式、填料函式及套管式等幾種，前面我們簡(jiǎn)要介紹過(guò)。

根據(jù)介質(zhì)的種類(lèi)、壓力、溫度、污垢和其他條件，管板與殼體的連接的各種結(jié)構(gòu)型式特點(diǎn)，傳熱管的形狀和傳熱條件，造價(jià)，維修檢查方便等情況來(lái)選擇設(shè)計(jì)制造各種管殼式換熱器。

管殼式換熱器

折流板

折流板的作用

a）增加殼程管間的介質(zhì)流速，提高傳熱效果。

b）對(duì)換熱管起支承作用。

c）調(diào)整折流板間距，對(duì)避免管束誘發(fā)振動(dòng)有一定的作用。

折流板的形狀

常用的折流板和支持板的形狀有弓形和圓盤(pán)-圓環(huán)形兩種。此外根據(jù)需要還有其它形式的折流板和支持板，如矩形孔圓板和矩形擋板等，見(jiàn)圖所示：

a） 單弓形折流板（圖 a）：是常采用的一種形式，其形式簡(jiǎn)單，但壓降較大。

1) 上下排列（水平切口）即指物料進(jìn)口與弓形缺口是成垂直設(shè)置的，以造成介質(zhì)的劇烈擾動(dòng)來(lái)增大傳熱系數(shù)。

2) 左右排列（豎直缺口）是指物料進(jìn)口與弓形缺口是成平行設(shè)置的。多用于臥式冷凝器或蒸發(fā)器，便于冷凝液和氣體的流動(dòng)。

3) 轉(zhuǎn)角排列，一般用于換熱管正方形排列，可使流體形成湍流，以提高傳熱效率。

b） 雙弓形（圖b）和三弓形折流板（圖c）：適用于殼程流量較大的物流，或殼程流體為密度低的低壓時(shí)，此時(shí)壓降會(huì)有大的下降，而傳熱系數(shù)的下降要小得多；同時(shí)這種形式還有利于防止介質(zhì)流動(dòng)過(guò)程中誘發(fā)的振動(dòng)。

c）圓盤(pán)—圓環(huán)形折流板（圖d）：由圓盤(pán)和圓環(huán)交錯(cuò)排列，介質(zhì)流動(dòng)特征是與軸心對(duì)稱(chēng)。

d）矩形折流板（圖e）：矩形折流板可橫放，也可豎放，而橫放一般用于殼程介質(zhì)為氣相時(shí)，豎放用于殼程介質(zhì)為液相或有冷凝液的場(chǎng)合。這兩種形式通常在大直徑和大流量情況下采用。

換熱器分類(lèi)：

管殼式換熱器根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可分為下列兩類(lèi)。

1.剛性結(jié)構(gòu)的管殼式換熱器：這種換熱器又成為固定管板式，通?？煞譃閱喂艹毯投喙艹虄煞N。它的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、造價(jià)便宜和應(yīng)用較廣；缺點(diǎn)是管外不能進(jìn)行機(jī)械清洗。

2.具有溫差補(bǔ)償裝置的管殼式換熱器：它可使受熱部分自由膨脹。該結(jié)構(gòu)形式又可分成：

① 浮頭式換熱器：這種換熱器的一端管板能自由伸縮，即所謂“浮頭”。他適用于管壁和殼壁溫差大，管束空間經(jīng)常清洗。但它的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，加工制造的費(fèi)用較高。

② U形管式換熱器：它只有一塊管板，因此管子在受熱或冷卻時(shí)，可以自由伸縮。這種換熱器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但制造彎管的工作量較大，且由于管子需要有一定的彎曲半 徑，管板的利用率較差，管內(nèi)進(jìn)行機(jī)械清洗困難，拆換管子也不容易，因此要求通過(guò)管內(nèi)的流體是清潔的。這種換熱器可用于溫差變化大，高溫或高壓的場(chǎng)合。

③ 填料函式換熱器：它有兩種形式，一種是在管板上的每根管子的端部都有單獨(dú)的填料密封，以保證管子的自由伸縮，當(dāng)換熱器內(nèi)的管子數(shù)目很少時(shí)，才采用這種結(jié) 構(gòu)，但管距比一般換熱器要大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。另一種形式是在列管的一端與外殼做成浮動(dòng)結(jié)構(gòu)，在浮動(dòng)處采用整體填料函密封，結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，但此種結(jié)構(gòu)不易用在直徑 大、壓力高的情況。填料函式換熱器現(xiàn)在很少采用。