管(guan)殼(ke)式換熱器主要分為以(yi)下(xia)幾類:
1. 固定管板(ban)式換熱器(qi)
管殼(ke)式(shi)換熱器(qi)主要是由殼(ke)體(ti)、管束、管板(ban)(ban)(ban)、管箱及折流(liu)板(ban)(ban)(ban)等組成,具體(ti)結構如(ru)圖7.4。“固定管板(ban)(ban)(ban)”是指管板(ban)(ban)(ban)和殼(ke)體(ti)之間也是剛性連接在一起,相互之間無相對(dui)移動,固定管板(ban)(ban)(ban)式(shi)換熱器(qi)適用于(yu)殼(ke)程(cheng)流(liu)體(ti)清潔、不易結垢、管程(cheng)常(chang)要清洗(xi)、冷熱流(liu)體(ti)溫差(cha)不太大的(de)場合。
結構:管(guan)子的兩端分別固定(ding)在兩塊管(guan)板上,管(guan)板與殼(ke)體相焊。
優點:結構(gou)簡(jian)單、布局緊(jin)湊,能承受較高(gao)壓力,造價低,管程清洗方便,管子損壞時方便堵(du)管或更換(huan)。排管數(shu)比U形(xing)管換(huan)熱器多。
缺(que)點(dian):管束與(yu)殼體(ti)的壁(bi)溫或材料(liao)的線脹系數相(xiang)差較(jiao)(jiao)大時,殼體(ti)和(he)管束中將(jiang)產生較(jiao)(jiao)大熱應力,為此應需要設置柔性元件(如膨脹節)。不(bu)能(neng)抽芯,無法進行機(ji)械清洗(xi),不(bu)能(neng)更換管束,必須采用化學方法清洗(xi),維修成本較(jiao)(jiao)高(gao),因此要求(qiu)殼程流(liu)體(ti)不(bu)易結垢。
適用范圍:殼程(cheng)側(ce)介(jie)質清潔不(bu)易(yi)結垢、管程(cheng)與殼程(cheng)兩側(ce)溫(wen)(wen)差不(bu)大或溫(wen)(wen)差較大但殼側(ce)壓(ya)力不(bu)高(gao)的場合。

2. 浮頭式換熱器(qi)(見圖7.5)
結構:浮(fu)(fu)(fu)頭(tou)(tou)式(shi)換(huan)熱器兩端管(guan)板中(zhong)只有(you)一(yi)端與(yu)殼體固(gu)定,另一(yi)端可相對殼體自由(you)移(yi)動,稱為浮(fu)(fu)(fu)頭(tou)(tou)。浮(fu)(fu)(fu)頭(tou)(tou)由(you)浮(fu)(fu)(fu)頭(tou)(tou)管(guan)板、鉤圈(quan)和浮(fu)(fu)(fu)頭(tou)(tou)蓋組(zu)成(cheng),是可拆連接,管(guan)束可從殼體中(zhong)抽出。管(guan)子受(shou)熱時,管(guan)束連同(tong)浮(fu)(fu)(fu)頭(tou)(tou)可以(yi)沿軸向(xiang)自由(you)伸縮,完全消除了溫(wen)差應力。
優點:可抽(chou)式(shi)管(guan)束(shu)(shu),當換熱管(guan)為正方形或轉角正方形排(pai)列時,管(guan)束(shu)(shu)可抽(chou)出進(jin)行機械清洗,適(shi)用于易(yi)結垢及堵塞的(de)工況。一(yi)端可自由(you)浮動,不需考慮溫差(cha)(cha)應力,可用于大溫差(cha)(cha)場合(he)。
缺點(dian):結(jie)構復(fu)雜(za),造價高,設備笨重,材(cai)料消耗大。浮(fu)頭端結(jie)構復(fu)雜(za),影響排管數。浮(fu)頭密(mi)封(feng)面在操作時,易(yi)產生(sheng)內漏。浮(fu)頭處若密(mi)封(feng)不(bu)嚴會造成兩種流體混合(he)且不(bu)易(yi)察覺。
適用范圍:適用于殼體和管束之間壁溫差較大或殼程介質易結垢的場合。浮頭換熱器在煉油行業或乙烯行業中應用較多,由于內浮頭結構限制了使用壓力和溫度一般情況Pmax≤6.4MPa ,Tmax≤400℃ 。
浮頭式再沸器(qi)(qi)與浮頭式換熱(re)器(qi)(qi)結構類似,見圖7.6。殼(ke)體內上部空間是供殼(ke)程(cheng)流體蒸(zheng)發用的(de),所(suo)以也可將其稱為帶蒸(zheng)發空間的(de)浮頭式換熱(re)器(qi)(qi)。

3. U形管式換(huan)熱器
U形管(guan)式換熱(re)器不同于固(gu)(gu)定管(guan)板式和(he)浮頭式,只有(you)一(yi)(yi)塊(kuai)管(guan)板,管(guan)束由多根U形管(guan)組成,兩(liang)端都固(gu)(gu)定在同一(yi)(yi)塊(kuai)管(guan)板上;管(guan)板和(he)殼體之間通(tong)過(guo)螺栓固(gu)(gu)定在一(yi)(yi)起(qi),其結構如圖7.7所示。管(guan)的兩(liang)端固(gu)(gu)定在同一(yi)(yi)塊(kuai)管(guan)板上,換熱(re)管(guan)可以自由伸縮(suo)。
優點:以U形管尾部(bu)的自(zi)由(you)浮動解決(jue)了溫差應力的問題,管束可在(zai)殼體內自(zi)由(you)伸縮,也可將管束抽出清洗,同時還(huan)節省了一塊管板,結構簡單(dan),價格便宜,承壓能力強。
缺點:U形管(guan)(guan)(guan)管(guan)(guan)(guan)內清洗困難(nan)且管(guan)(guan)(guan)子更換不方便。由于受管(guan)(guan)(guan)彎曲半徑的限制,布管(guan)(guan)(guan)較(jiao)(jiao)少(shao)。殼程流體易形成短路(lu)。壞一根U形管(guan)(guan)(guan)相當于壞兩根管(guan)(guan)(guan),報廢率較(jiao)(jiao)高。與其(qi)他(ta)管(guan)(guan)(guan)殼式換熱(re)器相比布管(guan)(guan)(guan)較(jiao)(jiao)少(shao),結(jie)構(gou)不夠緊湊。
適用范圍:U形管(guan)式換熱器適用于冷熱流體(ti)溫(wen)差較大、管(guan)內走(zou)清潔不結垢的高溫(wen)、高壓(ya)、腐蝕性(xing)較大流體(ti)的場合(he),適用于管(guan)殼(ke)壁溫(wen)差較大或(huo)殼(ke)程介質結垢需要清洗(xi),又不宜采(cai)用浮頭式和固定(ding)管(guan)板的場合(he)。

4. 填料函式換熱(re)器(qi)
填料(liao)函(han)式換(huan)熱器(qi)與(yu)浮頭式相似,只是浮動管板一端與(yu)殼(ke)體(ti)之(zhi)間(jian)采用(yong)填料(liao)函(han)密(mi)封,如圖7.8所示。浮頭部分在(zai)殼(ke)體(ti)外(wai),在(zai)浮頭與(yu)殼(ke)體(ti)的滑動接觸面處采用(yong)填料(liao)函(han)密(mi)封結構。
優(you)點:由(you)(you)于采(cai)用填(tian)料函密封結(jie)構(gou),使得管(guan)束在殼體內(nei)可(ke)以自由(you)(you)伸(shen)縮,避免(mian)了(le)熱應力。加(jia)工制造(zao)方便(bian),節省材料,由(you)(you)于可(ke)抽芯,維修方便(bian)。由(you)(you)于減少(shao)了(le)殼體大蓋(gai),它的結(jie)構(gou)較浮(fu)頭式(shi)換熱器簡單(dan),造(zao)價也較低(di),具有浮(fu)頭式(shi)的優(you)點且結(jie)構(gou)簡單(dan)、制造(zao)方便(bian)、易于檢(jian)修清洗,特別是對腐蝕嚴重(zhong)、溫(wen)差較大而經(jing)常要更換管(guan)束的冷卻器,采(cai)用填(tian)料函式(shi)比浮(fu)頭式(shi)和固定管(guan)板式(shi)更為(wei)優(you)越。
缺點:填料處易(yi)產生泄漏;工(gong)作壓力和溫度(du)受一定限制,直徑也不(bu)宜過大。由(you)于(yu)填料密封性(xing)所限,不(bu)適用于(yu)殼程流體(ti)易(yi)揮發(fa)、易(yi)燃(ran)、易(yi)爆及有毒的情況。目前所使(shi)用的填料函式換熱器直徑大多在700mm以下,大直徑的用得(de)很(hen)少,尤(you)其在操(cao)作壓力及溫度(du)較高的條件下采用更少。
適(shi)用(yong)范圍:一般適(shi)用(yong)于(yu)2.5MPa以下(xia)的工作條件且不能用(yong)于(yu)易(yi)揮發、易(yi)燃易(yi)爆、有(you)毒及(ji)貴重介質的工況(kuang)。使用(yong)溫(wen)度(du)受(shou)限于(yu)填料的物性。目前使用(yong)較少。

5. 雙重管式換熱(re)器
雙(shuang)重管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)式換熱(re)(re)器將一組管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)子插(cha)入另一組相(xiang)應的(de)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)子中(zhong)而構成(cheng)的(de)換熱(re)(re)器,見(jian)圖7.9。管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)程(cheng)流(liu)體(B流(liu)體)從管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)箱(xiang)進口管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)流(liu)入,通過(guo)內插(cha)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)到達外套管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)的(de)底部,然后反向,通過(guo)內插(cha)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)和外套管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)之間(jian)的(de)環形空間(jian),最(zui)后從管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)箱(xiang)出口管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)流(liu)出。其特點是內插(cha)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)與外套管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)之間(jian)沒有約束,可(ke)自由(you)伸縮。因(yin)此,它適用于溫差很大(da)的(de)兩流(liu)體換熱(re)(re)。但管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)程(cheng)流(liu)體的(de)阻力較大(da),設備造價(jia)較高。
6. 雙管板(ban)換熱器
雙(shuang)管(guan)(guan)(guan)(guan)板(ban)換熱(re)器(qi)的(de)管(guan)(guan)(guan)(guan)子兩(liang)(liang)端(duan)分(fen)別連(lian)接在兩(liang)(liang)塊管(guan)(guan)(guan)(guan)板(ban)上,見圖7.10。雙(shuang)管(guan)(guan)(guan)(guan)板(ban)換熱(re)器(qi)兩(liang)(liang)塊管(guan)(guan)(guan)(guan)板(ban)之間(jian)留有一定(ding)的(de)空間(jian),并裝設開孔接管(guan)(guan)(guan)(guan)。當管(guan)(guan)(guan)(guan)子與(yu)(yu)一側管(guan)(guan)(guan)(guan)板(ban)的(de)連(lian)接處發生泄漏(lou)時,漏(lou)入的(de)流體(ti)在此空間(jian)內收集起來(lai),通過接管(guan)(guan)(guan)(guan)引出,因此可保證殼程(cheng)流體(ti)和(he)管(guan)(guan)(guan)(guan)程(cheng)流體(ti)不(bu)致(zhi)相互竄(cuan)(cuan)漏(lou)和(he)污染。雙(shuang)管(guan)(guan)(guan)(guan)板(ban)換熱(re)器(qi)主要(yao)用于嚴格要(yao)求(qiu)參與(yu)(yu)換熱(re)的(de)兩(liang)(liang)流體(ti)不(bu)互相竄(cuan)(cuan)漏(lou)的(de)場(chang)合,但造價比固定(ding)管(guan)(guan)(guan)(guan)板(ban)式換熱(re)器(qi)高。


