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    換熱器,管殼式換熱器,列管式換熱器

    換熱器
    換熱器

     

    管殼式換熱器
    管殼式換熱器

     

    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—汽進行熱交換的理想設備。它具有換熱效率高、熱損失小、結構緊湊輕巧、占地面積小、安裝清洗方便、應用范圍廣泛、使用壽命長等特點。在相同壓力損失情況下,板式換熱器傳熱系數比管式換熱器高3—5倍,占地面積為管式換熱器的1/3,熱回收率高達90%以上。
       
    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。
    二、換熱器結構
       BR型板式換熱器系列產品,整機裝配有普通式結構(不經常拆洗工況采用)和懸掛式結構(拆洗較頻繁的工況采用)兩種。普通式結構由人字形波紋板片、密封墊、壓緊板、上下定位螺栓、壓緊螺栓等主要零件組成。 懸掛式結構由人字形波紋板片、密封墊、固定壓緊板、中間板、活動壓緊板、支架、上下定位橫梁、壓緊螺栓等主要零件組成。
    三、換熱器工作原理及流程
       
    管殼式換熱器由于板片波紋表面的特殊作用,使流體沿著狹窄彎曲的通道流動其速度的大小方向不斷的改變,致使流體在不大的流速下( Rc=200 時),激起了強烈端動,因而加快了流體邊界層的破壞,強化了傳熱過程,有效地提高了傳熱能力。 并使其具有結構緊湊、金屬耗量低、操作靈活性大、熱損失小、安裝、檢查拆洗方便、耐腐性強、使用壽命長等突出優點。
       
    列管式換熱器的流程是由許多板片按一定工藝及需方技術工作要求組裝而成的。 組裝時 A 板和 B 板交替排列,板片間形成網狀通道四個角孔形成分配管和匯合管,密封墊把冷熱介質密封在換熱器里,同時又合理的將冷熱介質分開而不致混合。在通道里面冷熱流體間隔流動,可以逆流也可以順流,在流動過程中冷熱流體通過板壁進行熱交換。板式換熱器的流程組合形式很多,都是采用不同的換向板片和不同組裝來實現的,流程組合形式可分為單流程,多流程和汽液交換流程,混合流程形式。


    一、換熱器(熱交換器)概述
        
    換熱器是將熱流體的部分熱量傳遞給冷流體的設備,又稱熱交換器。
      英語翻譯:heat exchanger
      換熱器是實現化工生產過程中熱量交換和傳遞不可缺少的設備。在熱量交換中常有一些腐蝕性、氧化性很強的物料,因此,要求制造換熱器的材料具有抗強腐蝕性能。換熱器的分類比較廣泛:反應釜、壓力容器、冷凝器、反應鍋、 螺旋板式換熱器、波紋管換熱器、列管換熱器、板式換熱器、螺旋板換熱器、管殼式換熱器、容積式換熱器、浮頭式換熱器、管式換熱器、熱管換熱器、汽水換熱器、換熱機組、石墨換熱器、空氣換熱器、鈦換熱器等等。換熱設備要求制造換熱器的材料具有抗強腐蝕性能。它可以用石墨、陶瓷、玻璃等非金屬材料以及不銹鋼、鈦、鉭、鋯等金屬材料制成。但是用石墨、陶瓷、玻璃等材料制成的有易碎、體積大、導熱差等缺點,用鈦、鉭、鋯等稀有金屬制成的換熱器價格過于昂貴,不銹鋼則難耐許多腐蝕性介質,并產生晶間腐蝕。
      在石油、化工、輕工、制藥、能源等工業生產中,常常需要把低溫流體加熱或者把高溫流體冷卻,把液體汽化成蒸汽或者把蒸汽冷凝成液體。這些過程均和熱量傳遞有著密切聯系,因而均可以通過換熱器來完成。
      隨著經濟的發展,各種不同型式和種類的換熱器發展很快,新結構、新材料的換熱器不斷涌現。為了適應發展的需要,我國對某些種類的換熱器已經建立了標準,形成了系列。完善的換熱器在設計或選型時應滿足以下基本要求:
     。1) 合理地實現所規定的工藝條件;
     。2) 結構安全可靠;
     。3) 便于制造、安裝、操作和維修;
    (4) 經濟上合理。
    換熱器的應用廣泛,日常生活中取暖用的暖氣散熱片、汽輪機裝置中的凝汽器和航天火箭上的油冷卻器等,都是換熱器。它還廣泛應用于化工、石油、動力和原子能等工業部門。它的主要功能是保證工藝過程對介質所要求的特定溫度,同時也是提高能源利用率的主要設備之一。
      換熱器既可是一種單獨的設備,如加熱器、冷卻器和凝汽器等;也可是某一工藝設備的組成部分,如氨合成塔內的熱交換器。
      由于制造工藝和科學水平的限制,早期的換熱器只能采用簡單的結構,而且傳熱面積小、體積大和笨重,如蛇管式換熱器等。隨著制造工藝的發展,逐步形成一種管殼式換熱器,它不僅單位體積具有較大的傳熱面積,而且傳熱效果也較好,長期以來在工業生產中成為一種典型的換熱器。
      二十世紀20年代出現板式換熱器,并應用于食品工業。以板代管制成的換熱器,結構緊湊,傳熱效果好,因此陸續發展為多種形式。30年代初,瑞典首次制成螺旋板換熱器。接著英國用釬焊法制造出一種由銅及其合金材料制成的板翅式換熱器,用于飛機發動機的散熱。30年代末,瑞典又制造出臺板殼式換熱器,用于紙漿工廠。在此期間,為了解決強腐蝕性介質的換熱問題,人們對新型材料制成的換熱器開始注意。
      60年代左右,由于空間技術和尖端科學的迅速發展,迫切需要各種高效能緊湊型的換熱器,再加上沖壓、釬焊和密封等技術的發展,換熱器制造工藝得到進一步完善,從而推動了緊湊型板面式換熱器的蓬勃發展和廣泛應用。此外,自60年代開始,為了適應高溫和高壓條件下的換熱和節能的需要,典型的管殼式換熱器也得到了進一步的發展。70年代中期,為了強化傳熱,在研究和發展熱管的基礎上又創制出熱管式換熱器。

    二、換熱器(熱交換器)的分類
    (一)浮頭式換熱器
    (1)結構與特點
    浮頭式換熱器的一端管板與殼體固定,而另一端的管板可在殼體內自由浮動,殼體和管束對膨脹是自由的,故當兩張介質的溫差較大時,管束和殼體之間不產生溫差應力。浮頭端設計成可拆結構,使管束能容易的插入或抽出殼體。(也可設計成不可拆的)。這樣為檢修、清洗提供了方便。但該換熱器結構較復雜,而且浮動端小蓋在操作時無法知道泄露情況。因此在安裝時要特別注意其密封。
      浮頭換熱器的浮頭部分結構,按不同的要求可設計成各種形式,除必須考慮管束能在設備內自由移動外,還必須考慮到浮頭部分的檢修、安裝和清洗的方便。
      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,當浮頭出的鉤圈拆除后,即可將管束從殼體內抽出。以便于進行檢修、清洗。浮頭蓋在管束裝入后才能進行裝配,所以在設計中應考慮保證浮頭蓋在裝配時的必要空間。
      鉤圈對保證浮頭端的密封、防止介質間的串漏起著重要作用。隨著幞頭式換熱器的設計、制造技術的發展,以及長期以來使用經驗的積累,鉤圈的結構形式也得到了不段的改進和完善。
      鉤圈一般都為對開式結構,要求密封可靠,結構簡單、緊湊、便于制造和拆裝方便。
      浮頭式換熱器以其高度的可靠性和廣泛的適應性,在長期使用過程中積累了豐富的經驗。盡管近年來受到不斷涌現的新型換熱器的挑戰,但反過來也不斷促進了自身的發展。故迄今為止在各種換熱器中扔占主導地位。

    (2)換熱管的選擇與要求
    管子構成換熱器的傳熱面,管子尺寸和形狀對傳熱有很大影響。采用小直徑的管子時,換熱器單位體積的換熱面積大一些,設備比較緊湊,單位傳熱面積的金屬消耗量少,傳熱系數也較高。但制造麻煩,管子易結垢,不易清洗。大直徑管子用于粘性大或者污濁的流體,小直徑的管子用于較清潔的流體。
      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單考慮設備的緊湊性,還要考慮到流體的性質、結構設計以及加工制造方面的情況。管子在管板上的標準排列形式有四種:正三角形和轉角正三角形排列,適用與殼程介質清潔,且不需要進行機械清洗的場合。正方形和轉角正方形排列,能夠使管間的小橋形成一條直線通道,便于用機械進行清洗,一般用于管束可抽出管間清洗的場合。
      另外對于多管程換熱器,常采用組合排列方法,其每一程中一般都采用三角形排列,而各程之間則常常采用正方形排列,這樣便于安排隔板位置。
      當換熱器直徑較大,管子較多時,都必須在管束周圍的弓形空間內盡量配置換熱管。這不但可以有效地增大傳熱面積,也可以防止在殼程流體在弓形區域內短路而給傳熱帶來不利影響。
      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。
      當換熱器多需的換熱面積較大,而管子又不能做的太長時,就得增大殼體直徑,以排列較多的管子。此時為了提高管程流速,增加傳熱效果,須將管束分程,使流體依次流過各程管束。
      為了把換熱器做成多管程,可在一端或兩端的管箱中分別安置一定數量的隔板。

    (3)浮頭式換熱器的優缺點
      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)結構復雜

     

     

     

    換熱器,換熱器原理,換熱器結構

    換熱器,換熱器原理,換熱器結構

     

    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—汽進行熱交換的理想設備。它具有換熱效率高、熱損失小、結構緊湊輕巧、占地面積小、安裝清洗方便、應用范圍廣泛、使用壽命長等特點。在相同壓力損失情況下,板式換熱器傳熱系數比管式換熱器高3—5倍,占地面積為管式換熱器的1/3,熱回收率高達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) 板式換熱器結構及外形尺寸
    BR型板式換熱器系列產品,整機裝配有普通式結構(不經常拆洗工況采用)和懸掛式結構(拆洗較頻繁的工況采用)兩種。普通式結構由人字形波紋板片、密封墊、壓緊板、上下定位螺栓、壓緊螺栓等主要零件組成。 懸掛式結構由人字形波紋板片、密封墊、固定壓緊板、中間板、活動壓緊板、支架、上下定位橫梁、壓緊螺栓等主要零件組成。
    (3) 板式換熱器流程工作原理
    板式換熱器由于板片波紋表面的特殊作用,使流體沿著狹窄彎曲的通道流動其速度的大小方向不斷的改變,致使流體在不大的流速下( Rc=200 時),激起了強烈端動,因而加快了流體邊界層的破壞,強化了傳熱過程,有效地提高了傳熱能力。 并使其具有結構緊湊、金屬耗量低、操作靈活性大、熱損失小、安裝、檢查拆洗方便、耐腐性強、使用壽命長等突出優點。 換熱器的流程是由許多板片按一定工藝及需方技術工作要求組裝而成的。 組裝時 A 板和 B 板交替排列,板片間形成網狀通道四個角孔形成分配管和匯合管,密封墊把冷熱介質密封在換熱器里,同時又合理的將冷熱介質分開而不致混合。在通道里面冷熱流體間隔流動,可以逆流也可以順流,在流動過程中冷熱流體通過板壁進行熱交換。板式換熱器的流程組合形式很多,都是采用不同的換向板片和不同組裝來實現的,流程組合形式可分為單流程,多流程和汽液交換流程,混合流程形式。 要根據工藝條件來選擇換熱器的流程組合。
    (4)板式換熱器的安裝
    1 、板式換熱器的兩塊壓緊板上有 4 個吊耳,供起吊時用,吊繩不得掛在接管、定位橫梁或板片上。
    2 、換熱器周圍要留有 1 米 左右的空間,以便于檢修。
    3 、冷熱介質進出口接管之安裝,應嚴格按照出廠銘牌所規定方向連接,否則,換熱器性能將受到影響。
    4 、安裝管路時,應在管路上配齊閥門、壓力表、溫度計,流量控制閥應裝在換熱器進口處,在出口處應裝排氣閥。
    5 、設備管道里面要清理干凈,防止砂石焊渣等雜物進入換熱器,造成堵塞。
    6 、當使用介質不干凈,有較大顆;蜷L纖維時,進口處應裝有過濾器。
    7 、換熱器連接管道安裝焊接時,應將電焊地線搭在焊接處,嚴禁將地線搭在遠處,使電流回路通過換熱器而造成損壞。
    (5)使用投產前準備
    1 、設備使用前應檢查夾緊螺栓是否松動,按照說明書應緊到尺寸 A 保證所有螺栓均勻一致。
    2 、使用前按 1.25 倍的操作壓力分到進行水壓試驗,保壓二十分鐘無泄漏方可投產。
    3 、本設備使用前用清自來水進行 20 分鐘左右清洗循環即可了。
    4 、在管路系統中應設有放氣閥開啟后應排出設備中空氣防止空氣停留在設備中,降低傳熱效果。
    5 、冷熱介質進出口接管之安裝,應嚴格按出廠銘牌所規定方向連接。否則,沒能發揮設備佳性能。
    6 、本設備用于食品、制藥投產前將每只螺栓松開,將每板片用棕刷清洗干凈,應按照流程進行均勻組裝完畢。 82 o - 90 o 熱水進行 10 - 20 分鐘循環消毒,立即起動物料泵,使冷卻物料把板片內剩余水全部頂出,直至完全是物料即可生產了。
    (6)板式換熱器操作規程
    1 、開始運行操作時,如兩種介質壓力不一樣,要先應緩慢打開低壓側閥門,然后開入高壓側閥門。
    2 、停車運行時應緩慢切斷高壓側流體,再切斷低壓流體,請注意這樣做將大大有助于本設備之使用壽命。
    3 、設備應在本產品規定的工作溫度、壓力范圍下操作。超溫超壓可能破壞密封性能造成泄漏。禁止操作時猛烈沖擊。
    (7)板式換熱器的清洗和維護
    1 、一般情況可不解體清洗,用水以與介質流動反方向沖洗,可沖出雜物,但壓力不得高于工作壓力,也可用對不銹鋼無腐蝕性的化學清洗劑清洗。
    2 、如長時間使用,板片會有一定的沉積物結垢而影響換熱效果,因此須定期拆洗。拆洗時將換熱器解體,用棕刷洗刷板片表面污垢,也可用無腐蝕性的化學清洗劑洗刷。注意不得用金屬刷洗刷,以免損傷板片影響防腐能力。
    3 、拆裝方法:
    A 、普通式換熱器:松開壓緊螺栓,按順序解體清洗后,嚴格按圖紙流程順序用工藝螺栓(即等于定位螺栓和壓緊螺栓 1.5 倍長的螺栓,長出部分均為螺紋,直徑與定位螺栓和壓緊螺栓相同,由用戶自行加工)。組裝壓緊,再換上定位螺栓均勻壓緊到不泄漏,壓緊尺寸不得小于尺寸 A 。
    B 、懸掛式換熱器:松開螺栓后,將活動壓緊板向支架一端移去。然后將每塊板片移開分別洗刷后照原樣裝回壓緊至不泄漏。
    4 、換熱器使用一定時間后,如有松動泄露,可再均勻壓緊螺栓至不泄漏,但如壓緊到小于尺寸 A 時或密封墊老化,則必須對密封墊進行更換。
    5 、更換密封墊的方法,拉下舊墊片,用汽油浸泡密封槽內剩余膠水,清洗干凈,干燥后,再在槽內和密封墊背面薄薄涂上一層 801 強力膠,將密封墊嵌入槽內,四周均勻壓緊, 72 小時后方可組裝使用。
    (三)高壓給水換熱器
    1、用途
    高壓給水換熱器是利用汽輪機的中間抽汽來加熱鍋爐給水,使水達到所要求的溫度,從而提高電廠的熱效率和保證機組出力。
    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。并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)根據用戶的不同要求,設計有立式順置U型管和臥式U型管及立式盤香管等各類高壓換熱器,盤香管式換熱器結構獨特,具有傳熱效果好便于更換盤香管等優點。傳熱管根據用戶的使用要求,設計有銅管、碳鋼管和先進的不銹鋼管。
    3)可靠的安全保護系統,每臺高壓換熱器均附有水位顯示、調節和報警裝置,疏水水位自動調節,事故時能迅速走高加旁路。在管側和殼側均裝有安全閥以防超壓。
    3、設計制造、檢驗、驗收規范和標準
    高壓給水換熱器設計制造按勞動部《壓力容器安全技術監察規程》GB150-89《鋼制壓力容器》、JB/T3343-93《高壓換熱器制造技術條件》。
    4、供貨范圍包括內容
    1)高壓換熱器本體(含包裝附件)
    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、調節范圍
    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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