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常见换热器优缺点及适用范围
作者:admin   发表时间:2017年04月17日 15:20

浮头换热器

结构:两端管板中只有一端与壳体固定,另一端可相对壳体自由移动,称为浮头。浮头由浮头管板,钩圈和浮头盖组成,是可拆连接,管束可从壳体中抽出。

管束与壳体的热变形互不约束,不会产生热应力。

优点:可抽式管束,当换热管为正方形或转角正方形排列时,管束可抽出进行机械清洗,适用于易结垢及堵塞的工况。一端可自由浮动,无需考虑温差应力,可用于大温差场合。

缺点:结构复杂,造价高,设备笨重,材料消耗大。浮头端结构复杂影响排管数。浮头密封面在操作时,易产生内漏。

适用范围:适用于壳体和管束之间壁温差较大或壳程介质易结垢的场合。

浮头换热器在炼油行业或乙烯行业中应用较多,由于内浮头结构限制了使用压力和温度一般情况Pmax≤6.4MPa,Tmax≤400℃。

 

固定管板换热器

结构:管束连接在管板上,管板与壳体相焊。

优点:结构简单紧促,能承受较高压力,造价低,管程清洗方便,管子损坏时方便堵管或更换。排管数比U 形管换热器多。

缺点:管束与壳体的壁温或材料的线胀系数相差较大时,壳体和管束中将产生较大热应力,为此应需要设置柔性元件(如膨胀节)。不能抽芯无法进行机械清洗。不能更换管束,维修成本较高。

适用范围:壳程侧介质清洁不易结垢,不能进行清洗,管程与壳程两侧温差不大或温差较大但壳侧压力不高的场合。

管壳式换热器的管子是换热器的基本构件,它为在管内流过一种流体和穿越管外的另一种流体之间提供传热面。根据两侧流体的性质决定管子材料,将具有腐蚀性,水质差的海水放在管内流动,水质较好的除盐水放在管子外壳侧,这样管子只需采用耐海水腐蚀的钛管,同时清洗污垢较为方便,管径从传热流体力学角度考虑,在给定壳体内使用小直径管子,可以得到更大的表面密度

但大多数流体会在管子表面上沉积污垢层,尤其管内冷却水水质较差,泥沙和污物及海生物的存在,都可能会在管壁上形成沉积物,将传热恶化并使定期的清洗工作成为必要,管子清洗限制管径最小约为20 mm,钛管一般采Φ25 mm,对给定的流体,污垢形成主要受管壁温度和流速的影响,为得到合理的维修周期,管内侧水的流速应在2 m/s左右(视允许压降的要求)。由于一般冷却水选用海水、河水等,较易引起结垢,对管壳式换热器,应根据水质含沙量情况需设置胶球清洗装置进行定期清洗。

 

管壳式换热器的结垢

换热器操作一段时间后,如果管壁结垢严重,则 传热能力下降,换热介质出口温度达不到设计工艺 参数要求;污垢将管内径变小;流速相应增大;压力 损失增加。这时,可通过检查流量、压力和温度等操 作记录来判定结垢情况。 管壳式换热器的腐蚀和磨损

换热介质、污垢等作用都会使换热器壳体和管 子内、外表面产生腐蚀磨损。对壳体通常使用测厚 仪,从外部测定和估计会产生腐蚀、减薄的壳体部 位。填料函式换热器

结构:特点与浮头式相似。浮头部分在壳体外,在浮头与壳体的滑动接触面处采用填料函密封结构。

优点:由于采用填料函密封结构,使得管束在壳体内可以自由伸缩,避免了热应力。加工制造方便,节省材料,造价低,由于可抽芯,维修方便。

缺点:填料处易产生泄露。

适用范围:一般适用于2.5MPa 以下的工作条件且不能用于易挥发,易燃易爆,有毒及贵重介质的工况。使用温度受限于填料的物性。目前使用较少。

U 形管换热器

结构:只有一块管板,管束由多跟 U 形管组成,管的两端固定在同一块管板上,换热管可以自由伸缩。

优点:以 U 形管尾部的自由浮动解决了温差应力的问题。结构简单,价格便宜,承压能力强。

缺点:由于受管弯曲半径的限制,布管较少。壳程流体易形成短路。坏一根U形管相当于坏两根管,报废率较高。

适用范围:是换热器中唯一可用于高温,高压,高温差的换热器。适用于管壳壁温差较大或壳程介质结垢需要清洗,又不适宜采用浮头式和固定管板的场合。