管式换热器类型很多,有沉浸式、列管式、套管式等。每种换热器的特点各异,适用于不同的场合。1、沉浸式换热器沉浸式换热器将金属管弯绕成各种与容器相适应的形状(多盘成蛇形,常称蛇管),并沉浸在容器内的液体中,使蛇管内、外的两种流体进行热量交换,其结构示意图如下。沉浸式换热器结构示意图1,4—蛇管;2,3—容器;5—圆筒蛇管的形状示意图优点:结构简单、价格低廉,能承受高压,可用耐腐蚀材料制造。缺点:容器内液体湍动程度低,管外对流传热系数小。2、喷淋式换热器喷淋式换热器也是一种蛇管式换热器,多用作冷却器。这种换热器是将蛇管成行地固定在钢架上,如下图。热流体在管内流动,自*下面的管进入,由*上面的管流出。冷水由*上面的淋水管流下,均匀地喷洒在蛇管上,并沿其两侧逐排流经下面的管子表面,*后流入水槽而排出,冷水在各排管表面上流过时,与管内流体进行热交换。这种换热器的管外形成一层湍动程度较高的液膜,因而管外流传热系数较大。另外,喷淋式换热器常放置在室外空气流通处,冷却水在空气中汽化时也带走一部分热量,提高了冷却效果。因此,和沉浸式相比,喷淋式换热器的传热效果要好得多。同时它还有便于检修和清洗等优点。其缺点是喷淋不易均匀。喷淋式冷却器 1—直管;2—U形管;3—水槽;4—齿行檐板3、套管式换热器套管式换热器是由大小不同的直管制成的同心套管,并由U形弯头连接而成。每一段套管称为一程,每程有效长度约为4~6m,若管子过长,管中间会向下弯曲。套管式换热器结构示意图与外形图1—内管;2—外管;3—U形弯头优点:在套管式换热器中,一种流体走管内,另一种流体走环隙。适当选择两管的管径,两流体均可得到较高的流速,且两流体可以为逆流,对传热有利。另外,套管式换热器构造较简单,能耐高压,传热面积可根据需要增减,应用方便。缺点:管间接头多,易泄漏,占地较大,单位传热面消耗的金属量大。因此它较适用于流量不大、所需传热面积不多而要求压强较高的场合。4、列管式换热器列管式换热器是目前应用*为广泛的一种换热设备,已作为一种标准换热设备。它由外壳、管板(又称花板)、管束、顶盖(由称封头)等部件构成,管子固定在管板上,而管板与外壳联接在一起。为了增加流体在壳程的湍流程度,以改善它的传热情况,在壳体内间隔安装了许多块折流挡板。换热器的壳体上和两侧的端盖上(对偶数管程而言,则在一侧)装有流体的进出口,有时还在其上装设检查孔、测量仪表用的接口管、排液孔和排气孔等。列管式换热器结构示意图1—封头;2—隔板;3—管板;4—挡板;5—外壳;6—管子优点:单位体积所具有的传热面积大,结构紧凑,坚固,传热效果好,能用多种材料制造,适用性较强,操作弹性较大,尤其在高温、高压和大型装置中多采用列管式换热器。在列管式换热器中,由于管内外流体温度不同,管束和壳体的温度也不同,因此它们的热膨胀程度也有差别。若两流体的温差较大,就可能由于热应力而发生设备变形、管子弯曲,甚至破裂或从管板上松脱。因此,当两流体的温差超过50℃时,就应采用热补偿的措施。根据热补偿方法的不同,列管式换热器分为以下几种主要形式。1)固定管板式 固定管板式的两端管板采用焊接的方法和壳体制成一体,如图2所示。因此它具有结构简单和成本低的优点。但是壳程清洗和检修困难,要求壳程流体必须是洁净而不易结垢的物料。当两流体的温差较大时,应考虑热补偿,即在外壳的适当部位焊上一个补偿圈,当外壳和管束热膨胀不同时,补偿圈发生弹性变形(拉伸或压缩),以适应外壳和管束不同的热膨胀程度。这种补偿方法简单,但不宜应用在两流体温差过大(应不大于70℃)和壳程流体压强过高的场合。固定管板式换热器结构示意图与外形图1—管箱;2,4,9,10—接管;3—管板;5—传热管;6—折流板;7—支座;8—壳体2)浮头式换热器浮头式换热器的特点是有一端管板不与外壳连为一体,可以沿轴向自由浮动,如图所示。这种结构不但完全消除了热应力的影响,且由于固定端的管板以法兰与壳体连接,整个管束可以从壳体中抽出,因此便于清洗和检修。故浮头式换热器应用较为普遍,但它的结构比较复杂,造价较高。浮头式换热器结构示意图1—防冲板; 2—挡板; 3—浮头管板; 4—钩圈; 5—支耳3)U形管式换热器 U形管式换热器每根管子都弯成U形,进出口分别安装在同一管板的两侧,封头用隔板分成两室。这样,每根管子都可以自由伸缩,而与其他管子和壳体均无关,具有热补偿效果。这种换热器结构比浮头式简单,重量轻,但管程不易清洗,只适用于洁净而不易结垢的流体,如高压气体的换热。U形管式换热器结构示意图与外形图1—U形管;2—壳程隔板;3—管程隔板来源:化工工程师
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