介紹管殼式換熱器的傳熱知識

管殼式換熱器是工業(yè)中應用廣泛、運用可靠性良好的一種換熱設備。在二十世紀六、七十年始了強化技術的研究。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,設備要緊湊化;

(2)提高傳熱系數,主要從管程和殼程傳熱強化系數的提高方面上考慮。許多科研工作者已經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加入插入物,介紹了螺旋槽管、橫紋管、螺旋扁管、管內插入物、翅片管、縮放管和三維內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外的傳熱系數,起到雙邊強化的作用。根據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,其主要結構參數有槽深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、北京理工大學和重慶大學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年前蘇聯首先提出橫紋管,它是一種用普通圓管作毛胚,在管外壁經簡單滾軋出與軸線垂直的凹槽,同時在管內形成一圈突起的環(huán)肋。其強化機理為:當管內流體經橫向環(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。當渦流即將消失時,流體又流經下一個橫肋,不斷產生軸向渦流,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公司經過改進的一種換熱管。由于管子的結構,流體在管內處于螺旋流動,促湍流程度。

管殼式換熱器之換熱器的制造工藝分析介紹

管殼式換熱器的制造工藝分析如下：

在換熱器的制造中，筒體、封頭等零件的制造工藝與一般容器制造無異，只是要求不同，其中重點把握材料的檢驗，管板、折流板管孔的配鉆，筒體的焊接，法蘭的加工等。

1 檢驗材料

換熱器用的材料中，鋼材(鋼板、鋼管、型材、鍛件)的質量及規(guī)格應符合下列現行、行業(yè)標準或有關技術條件，鋼材應符合GB GB713-2016的要求，鋼材的選用應接受頒發(fā)《壓力容器安全技術監(jiān)察規(guī)程》的監(jiān)察。

凡符合下列條件之一的，應逐張進行超聲波檢測：①盛裝介質毒性程度為極度、高度危害的壓力容器②盛裝介質為且含量大于100mg/l的壓力容器③高工作壓力大于等于10MPa的壓力容器④GB150第二章和附錄C、GB151《管殼式換熱器》、GB2337《鋼制球形儲罐》及其他和行業(yè)標準中規(guī)定應逐張進行超聲波檢測的鋼板（詳見各標準）⑤移動式壓力容器。

2 焊接方式

制造過程中，常用的焊接方法有手工電弧焊、埋弧自動焊、氣體保護焊（弧焊、CO2保護焊）等。根據不同的材料，不同的厚度，開不同的坡口，采用不同的焊接工藝。手工電弧焊是應用廣泛的焊接方法，其操作靈活，設備簡單，可進行全位置的焊接，但焊接質量很大程度上取決于焊工的技術水平；埋弧自動焊電弧熱量利用率高，焊接速度較快，生產率高，可節(jié)約金屬和改善勞動條件，但受其限制，一般只用來焊接直焊縫和大圓周環(huán)焊縫。。

焊接過程中產生變形和應力是不可避免的，因而必須想辦法降低其危害，采用好的焊接材料，更合理的焊接工藝，合理的工件結構和坡口等，退火消除應力。

管殼式換熱器是如何工作的？

     管式換熱器是目前應用廣泛的一種，其結構簡單、堅固，制造容易，資料范圍廣泛，處置能力可以很大，適應性強。一般來說，設備制造容易，生產成本低，選材范圍廣，清洗方便，適應性強，處理量大，工作可靠，且能適應高溫高壓。雖然它在結構緊湊性、傳熱輕度和單位金屬消耗量方面無法與板式和板翅式換熱器相比，但它由于具有前述的一些優(yōu)點，因而在化工、石油能源等行業(yè)的應用中仍處于主導地位。

      圓形外殼內裝入平行管束，管式兩端固定在管板上，管子在管板上的固定方法一般采用焊接法或脹管法，裝有進口或出口管的頂蓋用螺釘與外殼兩端法蘭相連，頂蓋與管板之間構成流體的分配室。列管冷凝器進行熱交換時，冷卻水由頂蓋的連接管進入，管內流動，這條路徑稱為管程；有害蒸氣在管束與殼體之間的空隙內流動，這條路徑稱為殼程；管束的外表積就是傳熱面積。冷凝回收不論是對飽和蒸氣的冷凝還是對含不凝氣的冷凝過程中，一般情況下，好在臥式冷凝器的殼程冷凝，因為無論從傳熱、壓力降及清掃方面都比較合理。

     管殼式換熱器有多層導熱特性良好的材料疊合而成工作原理和熱水器類似，熱水器是由燃氣燃燒時產生熱而換熱器是發(fā)熱的介質不是明火，換熱器內部有兩路管道回路，一個是熱源另一個是被加熱源熱源就像熱水器燃燒時的火焰如熱水或蒸汽等。被加熱源就像熱水器里被加熱的水。還有熱源回路中換熱器的熱源進口前有一個調節(jié)閥通過改變這個閥門的開度就可以調節(jié)被加熱源的溫度。

     管殼式換熱器可以適應在高溫高壓的情況下工作，長期使用不會生成結垢，從而保證產品的換熱效果穩(wěn)定，其使用壽命長，長期使用不會發(fā)生泄漏事情，不影響效果的情況下安全。管殼式換熱器的材質比較堅硬，一般以鋼材為主，即便在高溫高壓下也可以使用，維護起來十分方便。