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換熱器,管壳式換熱器,列管式換熱器

換熱器
換熱器

 

管壳式換熱器
管壳式換熱器

 

列管式換熱器
列管式換熱器

 

列管式換熱器
列管式換熱器

一、換熱器 用途
  
換熱器是液—液、液—汽进行热交换的理想设备。它具有换热效率高、热损失小、结构紧凑轻巧、占地面积小、安装清洗方便、应用范围广泛、使用寿命长等特点。在相同压力损失情况下,板式換熱器传热系数比管式換熱器高3—5倍,占地面积为管式換熱器的1/3,热回收率高达90%以上。
   
廣泛應用與冶金、石油、化工、食品、制藥、船舶、紡織、造紙等行業,是加熱、冷卻、熱回收、快速滅菌的優良設備。
二、換熱器结构
   BR型板式換熱器系列产品,整机装配有普通式结构(不经常拆洗工况采用)和悬挂式结构(拆洗较频繁的工况采用)两种。普通式结构由人字形波纹板片、密封垫、压紧板、上下定位螺栓、压紧螺栓等主要零件组成。 悬挂式结构由人字形波纹板片、密封垫、固定压紧板、中间板、活动压紧板、支架、上下定位横梁、压紧螺栓等主要零件组成。
三、換熱器工作原理及流程
   
管壳式換熱器由于板片波纹表面的特殊作用,使流体沿着狭窄弯曲的通道流动其速度的大小方向不断的改变,致使流体在不大的流速下( Rc=200 时),激起了强烈端动,因而加快了流体边界层的破坏,强化了传热过程,有效地提高了传热能力。 并使其具有结构紧凑、金属耗量低、操作灵活性大、热损失小、安装、检查拆洗方便、耐腐性强、使用寿命长等突出优点。
   
列管式換熱器的流程是由许多板片按一定工艺及需方技术工作要求组装而成的。 组装时 A 板和 B 板交替排列,板片间形成网状通道四个角孔形成分配管和汇合管,密封垫把冷热介质密封在換熱器里,同时又合理的将冷热介质分开而不致混合。在通道里面冷热流体间隔流动,可以逆流也可以顺流,在流动过程中冷热流体通过板壁进行热交换。板式換熱器的流程组合形式很多,都是采用不同的换向板片和不同组装来实现的,流程组合形式可分为单流程,多流程和汽液交换流程,混合流程形式。


一、換熱器(熱交換器)概述
    
換熱器是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备,又称熱交換器。
  英语翻译:heat exchanger
  換熱器是实现化工生产过程中热量交换和传递不可缺少的设备。在热量交换中常有一些腐蚀性、氧化性很强的物料,因此,要求制造換熱器的材料具有抗强腐蚀性能。換熱器的分类比较广泛:反应釜、压力容器、冷凝器、反应锅、 螺旋板式換熱器、波纹管換熱器、列管換熱器、板式換熱器、螺旋板換熱器、管壳式換熱器、容积式換熱器、浮头式換熱器、管式換熱器、热管換熱器、汽水換熱器、换热机组、石墨換熱器、空气換熱器、钛換熱器等等。換熱設備要求制造換熱器的材料具有抗强腐蚀性能。它可以用石墨、陶瓷、玻璃等非金属材料以及不锈钢、钛、钽、锆等金属材料制成。但是用石墨、陶瓷、玻璃等材料制成的有易碎、体积大、导热差等缺点,用钛、钽、锆等稀有金属制成的換熱器价格过于昂贵,不锈钢则难耐许多腐蚀性介质,并产生晶间腐蚀。
  在石油、化工、轻工、制药、能源等工业生产中,常常需要把低温流体加热或者把高温流体冷却,把液体汽化成蒸汽或者把蒸汽冷凝成液体。这些过程均和热量传递有着密切联系,因而均可以通过換熱器来完成。
  随着经济的发展,各种不同型式和种类的換熱器发展很快,新结构、新材料的換熱器不断涌现。为了适应发展的需要,我国对某些种类的換熱器已经建立了标准,形成了系列。完善的換熱器在设计或选型时应满足以下基本要求:
  (1) 合理地实现所规定的工艺条件;
  (2) 结构安全可靠;
  (3) 便于制造、安装、操作和维修;
(4) 经济上合理。
換熱器的应用广泛,日常生活中取暖用的暖气散热片、汽轮机装置中的凝汽器和航天火箭上的油冷卻器等,都是換熱器。它还广泛应用于化工、石油、动力和原子能等工业部门。它的主要功能是保证工艺过程对介质所要求的特定温度,同时也是提高能源利用率的主要设备之一。
  換熱器既可是一种单独的设备,如加热器、冷卻器和凝汽器等;也可是某一工艺设备的组成部分,如氨合成塔内的熱交換器。
  由于制造工艺和科学水平的限制,早期的換熱器只能采用简单的结构,而且传热面积小、体积大和笨重,如蛇管式換熱器等。随着制造工艺的发展,逐步形成一种管壳式換熱器,它不仅单位体积具有较大的传热面积,而且传热效果也较好,长期以来在工业生产中成为一种典型的換熱器。
  二十世纪20年代出现板式換熱器,并应用于食品工业。以板代管制成的換熱器,结构紧凑,传热效果好,因此陆续发展为多种形式。30年代初,瑞典首次制成螺旋板換熱器。接着英国用钎焊法制造出一种由铜及其合金材料制成的板翅式換熱器,用于飞机发动机的散热。30年代末,瑞典又制造出第一台板壳式換熱器,用于纸浆工厂。在此期间,为了解决强腐蚀性介质的换热问题,人们对新型材料制成的換熱器开始注意。
  60年代左右,由于空间技术和尖端科学的迅速发展,迫切需要各种高效能紧凑型的換熱器,再加上冲压、钎焊和密封等技术的发展,換熱器制造工艺得到进一步完善,从而推动了紧凑型板面式換熱器的蓬勃发展和广泛应用。此外,自60年代开始,为了适应高温和高压条件下的换热和节能的需要,典型的管壳式換熱器也得到了进一步的发展。70年代中期,为了强化传热,在研究和发展热管的基础上又创制出热管式換熱器。

二、換熱器(熱交換器)的分类
(一)浮头式換熱器
(1)結構與特點
浮头式換熱器的一端管板与壳体固定,而另一端的管板可在壳体内自由浮动,壳体和管束对膨胀是自由的,故当两张介质的温差较大时,管束和壳体之间不产生温差应力。浮头端设计成可拆结构,使管束能容易的插入或抽出壳体。(也可设计成不可拆的)。这样为检修、清洗提供了方便。但该換熱器结构较复杂,而且浮动端小盖在操作时无法知道泄露情况。因此在安装时要特别注意其密封。
  浮头換熱器的浮头部分结构,按不同的要求可设计成各种形式,除必须考虑管束能在设备内自由移动外,还必须考虑到浮头部分的检修、安装和清洗的方便。
  在設計時必須考慮浮頭管板的外徑Do。該外徑應小于殼體內徑Di,一般推薦浮頭管板與殼體內壁的間隙b1=3~5mm。這樣,當浮頭出的鈎圈拆除後,即可將管束從殼體內抽出。以便于進行檢修、清洗。浮頭蓋在管束裝入後才能進行裝配,所以在設計中應考慮保證浮頭蓋在裝配時的必要空間。
  钩圈对保证浮头端的密封、防止介质间的串漏起着重要作用。随着幞头式換熱器的设计、制造技术的发展,以及长期以来使用经验的积累,钩圈的结构形式也得到了不段的改进和完善。
  鈎圈一般都爲對開式結構,要求密封可靠,結構簡單、緊湊、便于制造和拆裝方便。
  浮头式換熱器以其高度的可靠性和广泛的适应性,在长期使用过程中积累了丰富的经验。尽管近年来受到不断涌现的新型換熱器的挑战,但反过来也不断促进了自身的发展。故迄今为止在各种換熱器中扔占主导地位。

(2)換熱管的選擇與要求
管子构成換熱器的传热面,管子尺寸和形状对传热有很大影响。采用小直径的管子时,換熱器单位体积的换热面积大一些,设备比较紧凑,单位传热面积的金属消耗量少,传热系数也较高。但制造麻烦,管子易结垢,不易清洗。大直径管子用于粘性大或者污浊的流体,小直径的管子用于较清洁的流体。
  管子材料的選擇應根據介質的壓力、溫度及腐蝕性來確定。
  換熱器的管子在管板上的排列不单考虑设备的紧凑性,还要考虑到流体的性质、结构设计以及加工制造方面的情况。管子在管板上的标准排列形式有四种:正三角形和转角正三角形排列,适用与壳程介质清洁,且不需要进行机械清洗的场合。正方形和转角正方形排列,能够使管间的小桥形成一条直线通道,便于用机械进行清洗,一般用于管束可抽出管间清洗的场合。
  另外对于多管程換熱器,常采用组合排列方法,其每一程中一般都采用三角形排列,而各程之间则常常采用正方形排列,这样便于安排隔板位置。
  当換熱器直径较大,管子较多时,都必须在管束周围的弓形空间内尽量配置换热管。这不但可以有效地增大传热面积,也可以防止在壳程流体在弓形区域内短路而给传热带来不利影响。
  管板上換熱管中心距的選擇既要考慮結構的緊湊性,傳熱效果,又要考慮管板的強度和清洗管子外表面所需的空間。除此之外,還要考慮管子在管板上的固定方法。若間距太小,當采用焊接連接時,相鄰兩根管的焊縫太近,焊縫質量受熱影響不易得到保證;若采用脹接,擠壓力可能造成管板發生過大的變形,失去管子和管板間的結合力。一般采用的換熱管的中心距不小于管子外徑的1.25倍。
  当換熱器多需的换热面积较大,而管子又不能做的太长时,就得增大壳体直径,以排列较多的管子。此时为了提高管程流速,增加传热效果,须将管束分程,使流体依次流过各程管束。
  为了把換熱器做成多管程,可在一端或两端的管箱中分别安置一定数量的隔板。

(3)浮头式換熱器的优缺点
  優點:
  1)管束可以抽出,以方便清洗管、殼程;
  2)介質間溫差不受限制;
  3)可在高溫、高壓下工作,一般溫度小于等于450度,壓力小于等于6.4兆帕;
  4)可用于結垢比較嚴重的場合;
  5)可用于管程易腐蝕場合。
  缺點:
  1)小浮頭易發生內漏;
  2)金屬材料耗量大,成本高20%;
  3)結構複雜

 

 

 

換熱器,換熱器原理,換熱器结构

換熱器,換熱器原理,換熱器结构

 

列管式換熱器

 
(二)板式換熱器(熱交換器)
(1) 板式換熱器概述
板式換熱器是液—液、液—汽进行热交换的理想设备。它具有换热效率高、热损失小、结构紧凑轻巧、占地面积小、安装清洗方便、应用范围广泛、使用寿命长等特点。在相同压力损失情况下,板式換熱器传热系数比管式換熱器高3—5倍,占地面积为管式換熱器的1/3,热回收率高达90%以上。
板式換熱器廣泛應用與冶金、石油、化工、食品、制藥、船舶、紡織、造紙等行業,是加熱、冷卻、熱回收、快速滅菌的優良設備。
(2) 板式換熱器结构及外形尺寸
BR型板式換熱器系列产品,整机装配有普通式结构(不经常拆洗工况采用)和悬挂式结构(拆洗较频繁的工况采用)两种。普通式结构由人字形波纹板片、密封垫、压紧板、上下定位螺栓、压紧螺栓等主要零件组成。 悬挂式结构由人字形波纹板片、密封垫、固定压紧板、中间板、活动压紧板、支架、上下定位横梁、压紧螺栓等主要零件组成。
(3) 板式換熱器流程工作原理
板式換熱器由于板片波纹表面的特殊作用,使流体沿着狭窄弯曲的通道流动其速度的大小方向不断的改变,致使流体在不大的流速下( Rc=200 时),激起了强烈端动,因而加快了流体边界层的破坏,强化了传热过程,有效地提高了传热能力。 并使其具有结构紧凑、金属耗量低、操作灵活性大、热损失小、安装、检查拆洗方便、耐腐性强、使用寿命长等突出优点。 換熱器的流程是由许多板片按一定工艺及需方技术工作要求组装而成的。 组装时 A 板和 B 板交替排列,板片间形成网状通道四个角孔形成分配管和汇合管,密封垫把冷热介质密封在換熱器里,同时又合理的将冷热介质分开而不致混合。在通道里面冷热流体间隔流动,可以逆流也可以顺流,在流动过程中冷热流体通过板壁进行热交换。板式換熱器的流程组合形式很多,都是采用不同的换向板片和不同组装来实现的,流程组合形式可分为单流程,多流程和汽液交换流程,混合流程形式。 要根据工艺条件来选择換熱器的流程组合。
(4)板式換熱器的安装
1 、板式換熱器的两块压紧板上有 4 个吊耳,供起吊时用,吊绳不得挂在接管、定位横梁或板片上。
2 、換熱器周围要留有 1 米 左右的空间,以便于检修。
3 、冷热介质进出口接管之安装,应严格按照出厂铭牌所规定方向连接,否则,換熱器性能将受到影响。
4 、安装管路时,应在管路上配齐阀门、压力表、温度计,流量控制阀应装在換熱器进口处,在出口处应装排气阀。
5 、设备管道里面要清理干净,防止砂石焊渣等杂物进入換熱器,造成堵塞。
6 、当使用介质不干净,有较大颗粒或长纤维时,进口处应装有过滤器。
7 、換熱器连接管道安装焊接时,应将电焊地线搭在焊接处,严禁将地线搭在远处,使电流回路通过換熱器而造成损坏。
(5)使用投産前准備
1 、设备使用前应检查夹紧螺栓是否松动,按照说明书应紧到尺寸 A 保证所有螺栓均匀一致。
2 、使用前按 1.25 倍的操作压力分到进行水压试验,保压二十分钟无泄漏方可投产。
3 、本设备使用前用清自来水进行 20 分钟左右清洗循环即可了。
4 、在管路系统中应设有放气阀开启后应排出设备中空气防止空气停留在设备中,降低传热效果。
5 、冷热介质进出口接管之安装,应严格按出厂铭牌所规定方向连接。否则,没能发挥设备佳性能。
6 、本设备用于食品、制药投产前将每只螺栓松开,将每板片用棕刷清洗干净,应按照流程进行均匀组装完毕。 82 o - 90 o 热水进行 10 - 20 分钟循环消毒,立即起动物料泵,使冷却物料把板片内剩余水全部顶出,直至完全是物料即可生产了。
(6)板式換熱器操作规程
1 、开始运行操作时,如两种介质压力不一样,要先应缓慢打开低压侧阀门,然后开入高压侧阀门。
2 、停车运行时应缓慢切断高压侧流体,再切断低压流体,请注意这样做将大大有助于本设备之使用寿命。
3 、设备应在本产品规定的工作温度、压力范围下操作。超温超压可能破坏密封性能造成泄漏。禁止操作时猛烈冲击。
(7)板式換熱器的清洗和维护
1 、一般情况可不解体清洗,用水以与介质流动反方向冲洗,可冲出杂物,但压力不得高于工作压力,也可用对不锈钢无腐蚀性的化学清洗剂清洗。
2 、如长时间使用,板片会有一定的沉积物结垢而影响换热效果,因此须定期拆洗。拆洗时将換熱器解体,用棕刷洗刷板片表面污垢,也可用无腐蚀性的化学清洗剂洗刷。注意不得用金属刷洗刷,以免损伤板片影响防腐能力。
3 、拆装方法:
A 、普通式換熱器:松开压紧螺栓,按顺序解体清洗后,严格按图纸流程顺序用工艺螺栓(即等于定位螺栓和压紧螺栓 1.5 倍长的螺栓,长出部分均为螺纹,直径与定位螺栓和压紧螺栓相同,由用户自行加工)。组装压紧,再换上定位螺栓均匀压紧到不泄漏,压紧尺寸不得小于尺寸 A 。
B 、悬挂式換熱器:松开螺栓后,将活动压紧板向支架一端移去。然后将每块板片移开分别洗刷后照原样装回压紧至不泄漏。
4 、換熱器使用一定时间后,如有松动泄露,可再均匀压紧螺栓至不泄漏,但如压紧到小于尺寸 A 时或密封垫老化,则必须对密封垫进行更换。
5 、更换密封垫的方法,拉下旧垫片,用汽油浸泡密封槽内剩余胶水,清洗干净,干燥后,再在槽内和密封垫背面薄薄涂上一层 801 强力胶,将密封垫嵌入槽内,四周均匀压紧, 72 小时后方可组装使用。
(三)高压给水換熱器
1、用途
高压给水換熱器是利用汽轮机的中间抽汽来加热锅炉给水,使水达到所要求的温度,从而提高电厂的热效率和保证机组出力。
2、特點
1)采用先進的設計方法,選擇佳的汽、水流速、傳熱好、汽阻小。並可根據用戶的要求進行振動計算,支座的地震計算、管座的推力和推力矩計算等。
2)根据用户的不同要求,设计有立式顺置U型管和卧式U型管及立式盘香管等各类高压換熱器,盘香管式換熱器结构独特,具有传热效果好便于更换盘香管等优点。传热管根据用户的使用要求,设计有铜管、碳钢管和先进的不锈钢管。
3)可靠的安全保护系统,每台高压換熱器均附有水位显示、调节和报警装置,疏水水位自动调节,事故时能迅速走高加旁路。在管侧和壳侧均装有安全阀以防超压。
3、設計制造、檢驗、驗收規範和標准
高压给水換熱器设计制造按劳动部《压力容器安全技术监察规程》GB150-89《钢制压力容器》、JB/T3343-93《高压換熱器制造技术条件》。
4、供貨範圍包括內容
1)高压換熱器本体(含包装附件)
2)高壓加熱器保護裝置
(1)水側、汽側裝設安全閥
(2)進出水側、汽側設置壓力,溫度測量儀表
(3)提供就地水位計
(4)水位監測自動控制系統(根據用戶要求提供)
a.電接點液位計(包括二次儀表)及各點報警值
b.水位測量的平衡容器及正常運行的水位置、調節範圍
c.液位繼電器(液位控制器)
(5)危機疏水設電動截止閥
(6)疏水調節閥或疏水器(根據用戶要求提供)
3)備件的品種、數量(在簽訂正式合同予以確定)
5、用戶特殊訂貨技術參數需提供以下數據
1)加熱蒸汽壓力、溫度及流量
2)給水壓力、給水進出口溫度、給水流量
3)變工況要求
4)安裝條件及其他要求

 

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