管殼式換熱器的應(yīng)用介紹

關(guān)閉目前管殼式換熱器的應(yīng)用非常廣泛。其布局簡單、牢固、易于制造、數(shù)據(jù)范圍廣、處理量大、適應(yīng)性強。但在傳熱效率、設(shè)備緊湊性、單位傳熱面積金屬消耗等方面稍遜于各類板式冷凝器。這種冷凝器通常包括固定管板、U型管和浮頭。管式冷凝器主要由殼體、管板、花板牽制和頂蓋組成。

在圓殼體內(nèi)設(shè)有平行牽制，管型的兩端固定在管板上。管道在管板上的固定辦法一般回收焊接法或脹接法。上蓋設(shè)有進出口管，通過螺釘與殼體兩端法蘭連接，上蓋與管板形成流體分派室。管式冷凝器在換熱過程中，冷卻水從頂蓋連吸收進入管內(nèi)流動，管內(nèi)稱為管程；有害蒸汽在牽制與殼體之間的間隙流動，管程稱為殼程；牽制的外部產(chǎn)品是傳熱面積。在冷凝回收過程中，無論是對飽和蒸汽還是不凝性氣體，一般好在程度冷凝器殼程冷凝，因為它在傳熱、壓降和清洗方面是合理的。

具體信息如下：

1、臥室殼程凝聚膜的傳熱系數(shù)比垂直管或管外超出跨越數(shù)倍，不凝聚物不會在死角積聚，不易排出。

2、冷卻水管便于清洗水垢。包管水管內(nèi)的高流量，有利于降低結(jié)垢速度，提高水膜的傳熱系數(shù)。

3、臥式管式冷凝器使冷卻水進口的低水位管道，使凝聚水在底層積聚，從而降低凝聚水的溫度。在外冷凝系統(tǒng)中，進一步冷卻冷凝水長短常主要的。如果冷凝系統(tǒng)溫度較高，接觸空氣中的有機氣體會有大量揮發(fā)。一般要求凝聚水入口溫度在60℃以下。當(dāng)然，你也可以此外加一個冷卻器，但會增加成本。

管殼式換熱器中管板強度設(shè)計

   管板是管殼式換熱器重要的受力元件之一，管板的設(shè)計合理與否直接關(guān)系到換熱器的制造成本的高低及綜合性能的優(yōu)劣。管板的強度計算作為管板設(shè)計的關(guān)鍵一環(huán)，一直是許多國家相關(guān)部門的研究重點，管板強度的計算方法也在不斷地發(fā)展和完善。

   1975年以來，美國的ASME VIII-I嘗試給出適合各種管板類型的設(shè)計規(guī)范，在1983年板中給出U形管式換熱器的簡支和整體結(jié)構(gòu)的管板計算方法，在1992年版中又加入了固定式換熱器管板計算方法。法國壓力容器規(guī)范CODAP于1986年出版的非規(guī)定附錄里，給出了包括U形管式、浮頭式、固定式換熱器的管板計算方法。

多年來，主要工業(yè)國家都已有自己的管板設(shè)計計算公式或規(guī)定，如英國的BS 5500標準、美國的TEMA、日本工業(yè)標準JIS、捷克壓力容器計算準則、管板計算公式及TEMA修正計算公式、前蘇聯(lián)的鍋爐監(jiān)察手冊及聯(lián)邦德國的AD規(guī)范等。

隨著歐洲統(tǒng)一市場的建立和歐元的?**用，為促進承壓設(shè)備在歐盟成員國內(nèi)的自由貿(mào)易，2016年3月歐盟成員國正式表決通過了修改后的表尊EN13445，并于同年5月30日頒布了該標準版，并且要求，所有與此相抵觸的歐盟成員國同類遲于2016年11月廢棄。    

      對于管板的設(shè)計、EN13445中提出了兩種方法，一種是傳統(tǒng)方法，考慮內(nèi)外壓、幾何尺寸等因素嚴格計算各種載荷狀態(tài)引起的管板應(yīng)力，并嚴格校核；另一種是極限分析方法，通過管板的極限分析，確定許用應(yīng)力載荷。

介紹管殼式換熱器的傳熱知識

管殼式換熱器是工業(yè)中應(yīng)用廣泛、運用可靠性良好的一種換熱設(shè)備。在二十世紀六、七十年始了強化技術(shù)的研究。強化傳熱主要有兩種途徑:

(1)增大傳熱面積,但換熱器的傳熱面積不可能制地增大,否則投資費用會大大增加,并且隨著工業(yè)化的進展,設(shè)備要緊湊化;

(2)提高傳熱系數(shù),主要從管程和殼程傳熱強化系數(shù)的提高方面上考慮。許多科研工作者已經(jīng)在這一方面上進行了大量的研究,并且取得了很大的成效。本文主要討論了管殼式換熱器管程的強化傳熱———改變管子外形或在管內(nèi)加入插入物,介紹了螺旋槽管、橫紋管、螺旋扁管、管內(nèi)插入物、翅片管、縮放管和三維內(nèi)肋管等多種強化傳熱管的研究進展。

1螺旋槽管

螺旋槽管是一種管壁上具有外凸和內(nèi)凸的異形管,管壁上的螺旋槽能在有相變和無相變的傳熱中明顯提高管內(nèi)外的傳熱系數(shù),起到雙邊強化的作用。根據(jù)在光管表面加工螺旋槽的類型螺旋槽管有單頭和多頭之分,其主要結(jié)構(gòu)參數(shù)有槽深e、槽距p和槽旋角β。美國、英國、日本從1970年至1980年間對螺旋槽管進行了大量的研究[1]。華南理工大學(xué)、北京理工大學(xué)和重慶大學(xué)也對螺旋槽管進行試驗研究,而且都取得顯著的成效。此外,研究還表明單頭螺旋槽管比多頭螺旋槽管的性能好。

2橫紋管

1974年前蘇聯(lián)首先提出橫紋管,它是一種用普通圓管作毛胚,在管外壁經(jīng)簡單滾軋出與軸線垂直的凹槽,同時在管內(nèi)形成一圈突起的環(huán)肋。其強化機理為:當(dāng)管內(nèi)流體經(jīng)橫向環(huán)肋時,管壁附近形成軸向漩渦,增加了邊界層的擾動,有利于熱量通過邊界層的傳遞。當(dāng)渦流即將消失時,流體又流經(jīng)下一個橫肋,不斷產(chǎn)生軸向渦流,因而保持連續(xù)且穩(wěn)定的強化作用。

3螺旋扁管

螺旋扁管是瑞士Allares公司首先提出、美國Brown公司經(jīng)過改進的一種換熱管。由于管子的結(jié)構(gòu),流體在管內(nèi)處于螺旋流動,促湍流程度。