列管式/管殼式換熱器
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概述
列管式/管殼式換熱器又稱為列管式換熱器，是以封閉在殼體中管束的壁面作為傳熱面的間壁式換熱器。這種換熱器可用各種結(jié)構(gòu)材料（主要是金屬材料）制造，能在高溫、高壓下使用，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低、流通截面較寬、易于清洗水垢。
列管式/管殼式換熱器有固定管板式汽-水換熱器、帶膨脹節(jié)管殼式汽-水換熱器、浮頭式汽-水換熱器、U形管殼式汽-水換熱器、波節(jié)型管殼式汽-水換熱器、分段式水-水換熱器等幾種類型。主要控制參數(shù)為加熱面積、熱水流量、換熱量、熱媒參數(shù)等。
結(jié)構(gòu)
列管式/管殼式換熱器由殼體、傳熱管束、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(jìn)行換熱的冷熱兩種流體，一種在管內(nèi)流動(dòng)，稱為管程流體；另一種在管外流動(dòng)，稱為殼程流體。為提高管外流體的傳熱分系數(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(guò)管束，增強(qiáng)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(dòng)程度高，傳熱分系數(shù)大；正方形排列則管外清洗方便，適用于易結(jié)垢的流體。
流體每通過(guò)管束一次稱為一個(gè)管程；每通過(guò)殼體一次稱為一個(gè)殼程。為提高管內(nèi)流體速度，可在兩端管箱內(nèi)設(shè)置隔板，將全部管子均分成若干組。這樣流體每次只通過(guò)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(guò)殼體空間，稱為多殼程。多管程與多殼程可配合應(yīng)用。
分類
管殼式換熱器由于管內(nèi)外流體的溫度不同，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)生很大的熱應(yīng)力，導(dǎo)致管子彎曲、斷裂，或從管板上拉脫。因此，當(dāng)管束與殼體溫度差超過(guò)50℃時(shí)，需采取適當(dāng)補(bǔ)償措施，以消除或減少熱應(yīng)力。根據(jù)所采用的補(bǔ)償措施，管殼式換熱器可分為以下幾種主要類型：
1. 固定管板式換熱器
管束兩端的管板與殼體聯(lián)成一體，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但只適用于冷熱流體溫度差不大，且殼程不需機(jī)械清洗時(shí)的換熱操作。當(dāng)溫度差稍大而殼程壓力又不太高時(shí)，可在殼體上安裝有彈性的補(bǔ)償圈，以減小熱應(yīng)力。
2. 浮頭式換熱器
管束一端的管板可自由浮動(dòng)，消除熱應(yīng)力，且整個(gè)管束可從殼體中抽出，便于機(jī)械清洗和檢修。浮頭式換熱器的應(yīng)用較廣，但結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，造價(jià)較高。
3. U型管式換熱器
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(jìn)出口兩室。此種換熱器消除了熱應(yīng)力，結(jié)構(gòu)比浮頭式簡(jiǎn)單，但管程不易清洗。
4. 渦流熱膜換熱器
渦流熱膜換熱器是采用新的渦流熱膜傳熱技術(shù)，通過(guò)改變流體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)來(lái)增加傳熱效果，當(dāng)介質(zhì)經(jīng)過(guò)渦流管表面時(shí)，強(qiáng)力沖刷管子表面，從而提高換熱效率。高可達(dá)10000W/m2℃，同時(shí)這種結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了耐腐蝕、耐高溫、耐高壓、防結(jié)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(duì)流換熱系數(shù)降低。
特點(diǎn)
該換熱器傳熱系數(shù)為6000-8000W/m2℃；
全不銹鋼制作，使用壽命長(zhǎng)，可達(dá)20年以上；
改層流為湍流，提高了換熱效率，降低了熱阻；
換熱速度快，耐高溫（400℃），耐高壓（2.5Mpa）；
結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小，重量輕，安裝方便，節(jié)約土建投資；
設(shè)計(jì)靈活，規(guī)格齊全，實(shí)用針對(duì)性強(qiáng)，節(jié)約資金；
應(yīng)用條件廣泛，適用較大的壓力、溫度范圍和多種介質(zhì)熱交換；
維護(hù)費(fèi)用低，易操作，清垢周期長(zhǎng)，清洗方便；
采用納米熱膜技術(shù)，增大傳熱系數(shù)；
應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，可用于熱電、廠礦、石油化工、城市集中供熱、食品醫(yī)藥、能源電子、機(jī)械輕工等領(lǐng)域；
傳熱管采用外表面軋制翅片的銅管，導(dǎo)熱系數(shù)高，換熱面積大；
導(dǎo)流板引導(dǎo)殼程流體在換熱器內(nèi)呈折線形連續(xù)流動(dòng)，導(dǎo)流板間距可根據(jù)流速進(jìn)行調(diào)節(jié)，結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，能滿足大流量、脈動(dòng)頻率高的殼程流體換熱；
當(dāng)殼程流體為油液時(shí)，適用于粘度低和較清潔的油液換熱。
主要技術(shù)參數(shù)
列管式/管殼式換熱器有固定管板式汽-水換熱器、帶膨脹節(jié)管殼式汽-水換熱器、浮頭式汽-水換熱器、U形管殼式汽-水換熱器、波節(jié)型管殼式汽-水換熱器、分段式水-水換熱器等幾種類型。主要控制參數(shù)為加熱面積、熱水流量、換熱量、熱媒參數(shù)等。
結(jié)構(gòu)
列管式/管殼式換熱器由殼體、傳熱管束、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(jìn)行換熱的冷熱兩種流體，一種在管內(nèi)流動(dòng)，稱為管程流體；另一種在管外流動(dòng)，稱為殼程流體。為提高管外流體的傳熱分系數(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(guò)管束，增強(qiáng)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(dòng)程度高，傳熱分系數(shù)大；正方形排列則管外清洗方便，適用于易結(jié)垢的流體。
流體每通過(guò)管束一次稱為一個(gè)管程；每通過(guò)殼體一次稱為一個(gè)殼程。為提高管內(nèi)流體速度，可在兩端管箱內(nèi)設(shè)置隔板，將全部管子均分成若干組。這樣流體每次只通過(guò)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(guò)殼體空間，稱為多殼程。多管程與多殼程可配合應(yīng)用。
分類
管殼式換熱器由于管內(nèi)外流體的溫度不同，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)生很大的熱應(yīng)力，導(dǎo)致管子彎曲、斷裂，或從管板上拉脫。因此，當(dāng)管束與殼體溫度差超過(guò)50℃時(shí)，需采取適當(dāng)補(bǔ)償措施，以消除或減少熱應(yīng)力。根據(jù)所采用的補(bǔ)償措施，管殼式換熱器可分為以下幾種主要類型：
1. 固定管板式換熱器
管束兩端的管板與殼體聯(lián)成一體，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但只適用于冷熱流體溫度差不大，且殼程不需機(jī)械清洗時(shí)的換熱操作。當(dāng)溫度差稍大而殼程壓力又不太高時(shí)，可在殼體上安裝有彈性的補(bǔ)償圈，以減小熱應(yīng)力。
2. 浮頭式換熱器
管束一端的管板可自由浮動(dòng)，消除熱應(yīng)力，且整個(gè)管束可從殼體中抽出，便于機(jī)械清洗和檢修。浮頭式換熱器的應(yīng)用較廣，但結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，造價(jià)較高。
3. U型管式換熱器
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(jìn)出口兩室。此種換熱器消除了熱應(yīng)力，結(jié)構(gòu)比浮頭式簡(jiǎn)單，但管程不易清洗。
4. 渦流熱膜換熱器
渦流熱膜換熱器是采用新的渦流熱膜傳熱技術(shù)，通過(guò)改變流體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)來(lái)增加傳熱效果，當(dāng)介質(zhì)經(jīng)過(guò)渦流管表面時(shí)，強(qiáng)力沖刷管子表面，從而提高換熱效率。高可達(dá)10000W/m2℃，同時(shí)這種結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了耐腐蝕、耐高溫、耐高壓、防結(jié)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(duì)流換熱系數(shù)降低。
特點(diǎn)
該換熱器傳熱系數(shù)為6000-8000W/m2℃；
全不銹鋼制作，使用壽命長(zhǎng)，可達(dá)20年以上；
改層流為湍流，提高了換熱效率，降低了熱阻；
換熱速度快，耐高溫（400℃），耐高壓（2.5Mpa）；
結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小，重量輕，安裝方便，節(jié)約土建投資；
設(shè)計(jì)靈活，規(guī)格齊全，實(shí)用針對(duì)性強(qiáng)，節(jié)約資金；
應(yīng)用條件廣泛，適用較大的壓力、溫度范圍和多種介質(zhì)熱交換；
維護(hù)費(fèi)用低，易操作，清垢周期長(zhǎng)，清洗方便；
采用納米熱膜技術(shù)，增大傳熱系數(shù)；
應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，可用于熱電、廠礦、石油化工、城市集中供熱、食品醫(yī)藥、能源電子、機(jī)械輕工等領(lǐng)域；
傳熱管采用外表面軋制翅片的銅管，導(dǎo)熱系數(shù)高，換熱面積大；
導(dǎo)流板引導(dǎo)殼程流體在換熱器內(nèi)呈折線形連續(xù)流動(dòng)，導(dǎo)流板間距可根據(jù)流速進(jìn)行調(diào)節(jié)，結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，能滿足大流量、脈動(dòng)頻率高的殼程流體換熱；
當(dāng)殼程流體為油液時(shí)，適用于粘度低和較清潔的油液換熱。
主要技術(shù)參數(shù)
| 公稱 直徑 | 管程 數(shù) | 管子 數(shù)量 | 換熱面積 公稱值/計(jì)算值 | 管程通道截面積 管程通道流速為0.5m/sec時(shí)的流量m/hr | 公稱 壓力 | |||||
| 管子長(zhǎng)度（m） | φ25×2.5 | |||||||||
| 1500 | 2000 | 3000 | 4000 | 6000 | φ25×2 | |||||
| 159 | Ⅰ | 14 | 1.51.62 | 22.17 | 33.27 | 0.0044/ 0.0049 | 7.92/ 8.82 | 0.25 | ||
| 219 | Ⅰ | 26 | 3/3.00 | 4/4.02 | 6/6.06 | 8/8.1 | 0.0082/ 0.0090 | 14.76/ 16.20 | 0.6 | |
| Ⅱ | 26 | 3/3.00 | 4/4.02 | 6/6.06 | 8/8.81 | 0.0041/ 0.0045 | 7.38/ 8.01 | 1.0 | ||
| 273 | Ⅰ | 44 | 5/5.08 | 7/5.18 | 10/10.26 | 14/13.72 | 21/20.63 | 0.0138/ 0.0152 | 24.84/ 27.36 | 1.6 |
| Ⅱ | 40 | 5/4.62 | 6/6.19 | 9/9.33 | 12/12.47 | 19/18.76 | 0.0063/ 0.0069 | 11.24/ 12.42 | 2.5 | |
| 325 | Ⅰ | 60 | 7/6.93 | 9/9.28 | 14/14.00 | 19/18.71 | 28/28.13 | 0.0188/ 0.0208 | 33.84/ 37.44 | 0.6 |
| Ⅱ | 56 | 6/6.47 | 9/8.66 | 13/13.05 | 17/17.46 | 36/26.26 | 0.0088/ 0.0097 | 15.84/ 17.46 | 1.0 | |
| 400 | Ⅰ | 119 | 14/13.47 | 18/18.41 | 28/27.76 | 37/37.10 | 55/55.8 | 0.0374/ 0.0412 | 67.32/ 74.16 | 1.6 |
| Ⅱ | 110 | 13/12.70 | 17/17.02 | 26/25.66 | 34/34.20 | 50/51.58 | 0.0173/ 0.0190 | 31.14/ 34.20 | 2.5 | |
| 500 | Ⅰ | 185 | 45/4.15 | 55/57.68 | 85/86.74 | 0.0581/ 0.0641 | 104.58/ 115.38 | |||
| Ⅱ | 180 | 40/41.99 | 55/57.68 | 85/86.74 | 0.0283/ 0.0312 | 50.94/ 56.16 | ||||
| 600 | Ⅰ | 269 | 60/62.7 | 85/83.88 | 125/126.13 | 0.0845/ 0.0932 | 152.10/ 167.76 | |||
| Ⅱ | 266 | 60/32.05 | 80/82.94 | 125/14.72 | 0.0418/ 0.0461 | 75.24/ 83.98 | ||||
| 700 | Ⅰ | 379 | 90/88.41 | 120/118.17 | 175/177.71 | 0.0091/ 0.1313 | 214.38/ 236.34 | |||
| Ⅱ | 358 | 85/83.51 | 110/111.62 | 165/167.85 | 0.0562/ 0.0620 | 101.16/ 111.60 | ||||
| 800 | Ⅰ | 511 | 120/119.20 | 160/159.16 | 240/239.60 | 0.1605/ 0.1770 | 288.90/ 318.60 | |||
| Ⅱ | 488 | 115/113.83 | 150/152.16 | 230/228.81 | 0.0767/ 0.0845 | 138.06/ 152.10 | ||||
| 900 | Ⅰ | 649 | 150/151.39 | 200/202.36 | 305/304.3 | 0.2039/ 0.2248 | 367.02/ 404.46 | |||
| Ⅱ | 630 | 145/146.96 | 195/196.44 | 295/295.40 | 0.0990/ 0.1091 | 178.20/ 196.38 | ||||
| 1000 | Ⅰ | 805 | 185/187.78 | 250/251.00 | 375/377.45 | 0.2529/ 0.2788 | 455.22/ 501.74 | |||
| Ⅱ | 792 | 185/184.75 | 245/246.95 | 370/371.36 | 0.1244/ 0.1374 | 223.92/ 246.96 | ||||
