管殼式換熱器主要分為以下(xia)幾類(lei):
1. 固(gu)定管板(ban)式換熱器
管(guan)(guan)殼(ke)(ke)式(shi)換熱器(qi)主要(yao)是(shi)(shi)由殼(ke)(ke)體(ti)(ti)(ti)、管(guan)(guan)束、管(guan)(guan)板(ban)、管(guan)(guan)箱及折流板(ban)等組成,具(ju)體(ti)(ti)(ti)結構如圖7.4。“固(gu)定(ding)管(guan)(guan)板(ban)”是(shi)(shi)指管(guan)(guan)板(ban)和殼(ke)(ke)體(ti)(ti)(ti)之間(jian)也是(shi)(shi)剛性連接(jie)在一起(qi),相(xiang)互之間(jian)無相(xiang)對移(yi)動,固(gu)定(ding)管(guan)(guan)板(ban)式(shi)換熱器(qi)適(shi)用于殼(ke)(ke)程流體(ti)(ti)(ti)清(qing)潔、不(bu)易(yi)結垢、管(guan)(guan)程常要(yao)清(qing)洗、冷熱流體(ti)(ti)(ti)溫差不(bu)太大的場(chang)合。
結構:管子的兩端分別固(gu)定在(zai)兩塊(kuai)管板(ban)上(shang),管板(ban)與殼(ke)體相(xiang)焊。
優點:結構簡(jian)單(dan)、布局緊湊(cou),能承受(shou)較高壓力,造價低,管(guan)程清洗方(fang)便,管(guan)子損壞(huai)時方(fang)便堵管(guan)或更換。排管(guan)數比(bi)U形管(guan)換熱器多。
缺(que)點:管束(shu)與殼體的壁溫或材料的線脹系數相差較大時(shi),殼體和(he)管束(shu)中(zhong)將產生較大熱應力,為此應需要設置柔性元件(如(ru)膨脹節)。不(bu)(bu)能(neng)(neng)抽芯,無(wu)法進(jin)行機械清(qing)洗(xi),不(bu)(bu)能(neng)(neng)更換(huan)管束(shu),必須采用化學方法清(qing)洗(xi),維修成本較高,因此要求殼程流體不(bu)(bu)易結垢(gou)。
適用范(fan)圍:殼程(cheng)側(ce)(ce)介(jie)質(zhi)清潔不易結(jie)垢、管(guan)程(cheng)與殼程(cheng)兩側(ce)(ce)溫差不大或(huo)溫差較大但殼側(ce)(ce)壓力不高(gao)的場合。

2. 浮頭式換熱器(見(jian)圖(tu)7.5)
結構:浮頭(tou)式(shi)換熱(re)器兩端管(guan)板中只有(you)一端與殼(ke)(ke)體固定(ding),另一端可(ke)相(xiang)對殼(ke)(ke)體自由移動,稱(cheng)為浮頭(tou)。浮頭(tou)由浮頭(tou)管(guan)板、鉤圈和浮頭(tou)蓋(gai)組成,是可(ke)拆連(lian)接,管(guan)束可(ke)從殼(ke)(ke)體中抽出。管(guan)子(zi)受熱(re)時,管(guan)束連(lian)同浮頭(tou)可(ke)以(yi)沿軸(zhou)向自由伸縮,完全消除了溫差應(ying)力。
優點:可抽式(shi)管束,當換熱(re)管為正方(fang)形或轉角(jiao)正方(fang)形排列時(shi),管束可抽出進行機械清洗,適用于易結垢及(ji)堵塞的工況。一端可自由浮動,不需考慮溫(wen)(wen)差(cha)應力,可用于大溫(wen)(wen)差(cha)場合。
缺點(dian):結構復(fu)(fu)雜(za),造價高,設備笨重(zhong),材(cai)料消耗大。浮頭端(duan)結構復(fu)(fu)雜(za),影(ying)響(xiang)排管數。浮頭密(mi)封(feng)面(mian)在操作(zuo)時,易(yi)產生(sheng)內漏。浮頭處(chu)若密(mi)封(feng)不嚴會造成兩種流(liu)體混合且不易(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(zai)沸器與浮頭式換熱器結構類似(si),見圖7.6。殼體(ti)內上(shang)部空(kong)間(jian)(jian)是供殼程流體(ti)蒸發用的,所以也可將其(qi)稱(cheng)為帶蒸發空(kong)間(jian)(jian)的浮頭式換熱器。

3. U形管式(shi)換熱器
U形管(guan)(guan)(guan)(guan)式(shi)(shi)換(huan)熱器不(bu)同(tong)于固(gu)定管(guan)(guan)(guan)(guan)板(ban)式(shi)(shi)和浮頭式(shi)(shi),只有一塊管(guan)(guan)(guan)(guan)板(ban),管(guan)(guan)(guan)(guan)束由多根U形管(guan)(guan)(guan)(guan)組(zu)成,兩(liang)端都固(gu)定在(zai)同(tong)一塊管(guan)(guan)(guan)(guan)板(ban)上;管(guan)(guan)(guan)(guan)板(ban)和殼(ke)體之間通(tong)過螺栓固(gu)定在(zai)一起,其(qi)結構如圖7.7所示。管(guan)(guan)(guan)(guan)的兩(liang)端固(gu)定在(zai)同(tong)一塊管(guan)(guan)(guan)(guan)板(ban)上,換(huan)熱管(guan)(guan)(guan)(guan)可以自由伸縮。
優點:以U形管尾部(bu)的(de)自由浮動解(jie)決了(le)溫(wen)差應力的(de)問題,管束(shu)可(ke)在殼體內自由伸縮,也可(ke)將管束(shu)抽(chou)出清洗,同時還(huan)節省了(le)一(yi)塊管板,結(jie)構簡單,價(jia)格便宜,承壓能力強。
缺點:U形管(guan)(guan)管(guan)(guan)內(nei)清洗困(kun)難且(qie)管(guan)(guan)子更(geng)換不(bu)方便。由(you)于受管(guan)(guan)彎(wan)曲半徑的限制,布管(guan)(guan)較(jiao)少。殼(ke)程流體易形成短路。壞(huai)一根U形管(guan)(guan)相當于壞(huai)兩根管(guan)(guan),報廢率較(jiao)高。與其他(ta)管(guan)(guan)殼(ke)式換熱器相比布管(guan)(guan)較(jiao)少,結構不(bu)夠(gou)緊湊。
適用(yong)范圍:U形管(guan)式換熱器適用(yong)于冷熱流體溫(wen)差較大、管(guan)內(nei)走清(qing)潔不(bu)結垢的高(gao)溫(wen)、高(gao)壓(ya)、腐蝕性較大流體的場合,適用(yong)于管(guan)殼壁溫(wen)差較大或(huo)殼程介(jie)質結垢需要清(qing)洗(xi),又不(bu)宜采用(yong)浮頭式和固定管(guan)板的場合。

4. 填料函式換熱器
填料函(han)式換(huan)熱器與浮(fu)頭式相似(si),只是(shi)浮(fu)動管板一(yi)端與殼(ke)體之間采用填料函(han)密封(feng),如圖7.8所示。浮(fu)頭部分(fen)在殼(ke)體外,在浮(fu)頭與殼(ke)體的滑(hua)動接觸(chu)面處采用填料函(han)密封(feng)結構。
優(you)點:由(you)于采用(yong)(yong)填(tian)料(liao)函(han)密封結構,使得(de)管(guan)束(shu)在殼體內可以自由(you)伸縮,避免了熱應力。加工(gong)制(zhi)造(zao)方便(bian),節省材料(liao),由(you)于可抽芯,維修方便(bian)。由(you)于減少了殼體大蓋(gai),它的結構較(jiao)浮(fu)頭式(shi)換(huan)熱器簡單,造(zao)價也較(jiao)低,具(ju)有浮(fu)頭式(shi)的優(you)點且結構簡單、制(zhi)造(zao)方便(bian)、易于檢修清(qing)洗,特(te)別是(shi)對腐(fu)蝕嚴重、溫差較(jiao)大而(er)經常要更換(huan)管(guan)束(shu)的冷卻(que)器,采用(yong)(yong)填(tian)料(liao)函(han)式(shi)比浮(fu)頭式(shi)和(he)固定管(guan)板式(shi)更為(wei)優(you)越(yue)。
缺點:填(tian)(tian)料處易(yi)產生(sheng)泄(xie)漏(lou);工(gong)作壓力(li)和溫(wen)(wen)度(du)(du)受一定(ding)限制(zhi),直徑也不宜過大(da)。由(you)于(yu)(yu)填(tian)(tian)料密(mi)封性(xing)所限,不適(shi)用(yong)(yong)于(yu)(yu)殼程流(liu)體易(yi)揮發(fa)、易(yi)燃、易(yi)爆及有毒(du)的(de)(de)情況。目前所使(shi)用(yong)(yong)的(de)(de)填(tian)(tian)料函式換熱器直徑大(da)多在700mm以下(xia),大(da)直徑的(de)(de)用(yong)(yong)得(de)很少,尤其在操作壓力(li)及溫(wen)(wen)度(du)(du)較(jiao)高的(de)(de)條件下(xia)采用(yong)(yong)更少。
適(shi)用(yong)(yong)范圍:一般適(shi)用(yong)(yong)于(yu)2.5MPa以(yi)下(xia)的(de)(de)工(gong)作條件且不能用(yong)(yong)于(yu)易揮(hui)發、易燃易爆、有毒及貴重介質的(de)(de)工(gong)況(kuang)。使(shi)用(yong)(yong)溫度受限(xian)于(yu)填(tian)料的(de)(de)物(wu)性。目前使(shi)用(yong)(yong)較少。

5. 雙重管式換熱器
雙重管(guan)(guan)(guan)式換(huan)熱器將一組管(guan)(guan)(guan)子插入(ru)另一組相應的(de)管(guan)(guan)(guan)子中而構成(cheng)的(de)換(huan)熱器,見圖7.9。管(guan)(guan)(guan)程流(liu)體(B流(liu)體)從管(guan)(guan)(guan)箱進口管(guan)(guan)(guan)流(liu)入(ru),通過內插管(guan)(guan)(guan)到(dao)達(da)外套管(guan)(guan)(guan)的(de)底部,然后反向,通過內插管(guan)(guan)(guan)和外套管(guan)(guan)(guan)之(zhi)間的(de)環形空間,最(zui)后從管(guan)(guan)(guan)箱出口管(guan)(guan)(guan)流(liu)出。其特(te)點是(shi)內插管(guan)(guan)(guan)與(yu)外套管(guan)(guan)(guan)之(zhi)間沒(mei)有(you)約(yue)束,可自由伸縮。因此(ci),它適用于溫差很大的(de)兩流(liu)體換(huan)熱。但管(guan)(guan)(guan)程流(liu)體的(de)阻力較大,設備造價較高。
6. 雙管板換熱器(qi)
雙(shuang)(shuang)管(guan)板(ban)(ban)換(huan)熱(re)(re)器的管(guan)子(zi)兩端分別連接(jie)在(zai)兩塊管(guan)板(ban)(ban)上,見圖(tu)7.10。雙(shuang)(shuang)管(guan)板(ban)(ban)換(huan)熱(re)(re)器兩塊管(guan)板(ban)(ban)之間留有一定的空(kong)間,并裝設開孔接(jie)管(guan)。當管(guan)子(zi)與(yu)一側管(guan)板(ban)(ban)的連接(jie)處發生泄漏時,漏入的流體(ti)在(zai)此空(kong)間內收集起來,通過接(jie)管(guan)引出,因此可(ke)保證殼程(cheng)流體(ti)和管(guan)程(cheng)流體(ti)不(bu)致相互竄漏和污染。雙(shuang)(shuang)管(guan)板(ban)(ban)換(huan)熱(re)(re)器主要用于嚴格要求參與(yu)換(huan)熱(re)(re)的兩流體(ti)不(bu)互相竄漏的場合,但(dan)造價比固(gu)定管(guan)板(ban)(ban)式換(huan)熱(re)(re)器高。


