套管式熱交換器

1、 固定管板式換熱器

這類換熱器的結(jié)構(gòu)比較簡單、緊湊、造價便宜，但管外不能機械清洗。此種換熱器管束連接在管板上，管板分別焊在外殼兩端，并在其上連接有頂蓋，頂蓋和殼體裝有流體進出口接管。通常在管外裝置一系列垂直于管束的擋板。同時管子和管板與外殼的連接都是剛性的，而管內(nèi)管外是兩種不同溫度的流體。因此，當管壁與殼壁溫差較大時，由于兩者的熱膨脹不同，產(chǎn)生了很大的溫差應力，以至管子扭彎或使管子從管板上松脫，甚至毀壞換熱器。 為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，為安全起見，換熱器應有溫差補償裝置。但補償裝置（膨脹節(jié)）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?shù)淖饔?，就應考慮其他結(jié)構(gòu)。

2、 浮頭式換熱器

換熱器的一塊管板用法蘭與外殼相連接，另一塊管板不與外殼連接，以使管子受熱或冷卻時可以自由伸縮，但在這塊管板上連接一個頂蓋，稱之為“浮頭”，所以這種換熱器叫做浮頭式換熱器。其優(yōu)點是：管束可以拉出，以便清洗；管束的膨脹不變殼體約束，因而當兩種換熱器介質(zhì)的溫差大時，不會因管束與殼體的熱膨脹量的不同而產(chǎn)生溫差應力。其缺點為結(jié)構(gòu)復雜，造價高。

3、 填料函式換熱器

這類換熱器管束一端可以自由膨脹，結(jié)構(gòu)比浮頭式簡單，造價也比浮頭式低。但殼程內(nèi)介質(zhì)有外漏的可能，殼程中不應處理易揮發(fā)、易燃、易爆和有毒的介質(zhì)。

4、 U型管式換熱器

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。管程至少為兩程，管束可以抽出清洗，管子可以自由膨脹。其缺點是管子內(nèi)壁清洗困難，管子更換困難，管板上排列的管子少。優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，質(zhì)量輕，適用于高溫高壓條件。

①檢修、清洗和拆卸都較麻煩，在可拆連接處容易造成泄漏。

②生產(chǎn)中，有較多材料選擇受限，由于套管式換熱器大多是內(nèi)管中不允許有焊接，因為焊接會造成受熱膨脹開裂，而套管式換熱器大多數(shù)為了節(jié)省空間選擇，彎制，盤制成蛇管形態(tài)，故有較多特殊的耐腐蝕材料無法正常生產(chǎn)。

③套管換熱器國內(nèi)還沒有形成統(tǒng)一的焊接標準，各個企業(yè)都是根據(jù)其他換熱產(chǎn)品經(jīng)驗選擇焊接方式，所以，套管式換熱器的焊接處，出現(xiàn)各類問題司空見慣，需要經(jīng)常注意檢查，保養(yǎng)。

套管式換熱器是石油化工生產(chǎn)上應用最廣的一種換熱器。它主要由殼體（包括內(nèi)殼和外殼）、U型肘管、填料函等組成。所需管材，可分別采用普通碳鋼、鑄鐵、銅、鈦、陶瓷玻璃等制作。管子一般被固定在支架上。兩種不同介質(zhì)可在管內(nèi)逆向流動（或同向）以達到換熱的目的。在進行逆向換熱時，熱流體由上部進入，而冷流體由下部進入，熱量通過內(nèi)管管壁由一種流體傳遞給另一種流體。熱流體由進入端到出口端流過的距離稱之為管程；流體由殼體的接管進入，從殼體上的一端引入到另一端流出，通過這種方式傳熱的換熱器稱為殼程套管式換熱器[5]。由于套管式換熱器被廣泛的應用在石油化工、制冷等工業(yè)部門，原本單一的傳熱方式和傳熱效率已經(jīng)不能滿足實際工作和生產(chǎn)，國內(nèi)外研究者對套管式換熱器提出了很多種改進方案，以延長套管式換熱器的使用壽命，加強其使用效率。

這種換熱器具有若干突出的優(yōu)點，所以至今仍被廣泛用于石油化工等工業(yè)部門。

①結(jié)構(gòu)簡單，傳熱面積增減自如。因為它由標準構(gòu)件組合而成，安裝時無需另外加工。

②傳熱效能高。它是一種純逆流型換熱器，同時還可以選取合適的截面尺寸，以提高流體速度，增大兩側(cè)流體的傳熱系數(shù)，因此它的傳熱效果好。液-液換熱時，傳熱系數(shù)為 870～1750W/（m2·℃）。這一點特別適合于高壓、小流量、低傳熱系數(shù)流體的換熱。套管式換熱器的缺點是占地面積大；單位傳熱面積金屬耗量多，約為管殼式換熱器的5倍；管接頭多，易泄漏；流阻大。

③結(jié)構(gòu)簡單，工作適應范圍大，傳熱面積增減方便，兩側(cè)流體均可提高流速，使傳熱面的兩側(cè)都可以有較高的傳熱系數(shù)，是單位傳熱面的金屬消耗量大，為增大傳熱面積、提高傳熱效果，可在內(nèi)管外壁加設(shè)各種形式的翅片，并在內(nèi)管中加設(shè)刮膜擾動裝置，以適應高粘度流體的換熱。

④可以根據(jù)安裝位置任意改變形態(tài)，利于安裝。

（一）使用漲套使主機零件制造和安裝簡單。安裝漲套的軸和孔的加工不像過盈配合那樣要求高精度的制造公差。漲套安裝時無須加熱，冷卻或加壓設(shè)備，只需將螺栓按要求的力矩擰緊即可。且調(diào)整方便，可以將輪轂在軸上方便地調(diào)整到所需位置。漲套也可用來聯(lián)結(jié)焊接性差的零件。

（二）漲套的使用壽命長。

（三）漲套在超載時，將失去聯(lián)結(jié)作用，可以保護設(shè)備不受損害。

（四）漲套聯(lián)結(jié)可以承受多重負荷，其結(jié)構(gòu)可以做成多種樣式。根據(jù)安裝負荷大小，還可以多個漲套串聯(lián)使用。

（五）漲套拆卸方便，即可使被聯(lián)結(jié)件容易拆。漲套時，接觸面緊密貼合不易銹蝕，也便于拆開。

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