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管殼式換熱器由殼體、傳熱管束、管板、折流板(擋板)和管箱等部件組成。殼體多為圓筒形,內(nèi)部裝有管束,管束兩端固定在管板上。進(jìn)行換熱的冷熱兩種流體,一種在管內(nèi)流動(dòng),稱為管程流體;另一種在管外流動(dòng),稱為殼程流體。為提高管外流體的傳熱分系數(shù),通常在殼體內(nèi)安裝若干擋板。
管殼式換熱器的選用特點(diǎn):
根據(jù)已知冷、熱流體的流量,初、終溫度及流體的比熱容決定所需的換熱面積。初步估計(jì)換熱面積,一般先假定傳熱系數(shù),確定換熱器構(gòu)造,再校核傳熱系數(shù)K值。
選用換熱器時(shí)應(yīng)注意壓力等級(jí),使用溫度,接口的連接條件。在壓力降,安裝條件允許的前提下,管殼式換熱器以選用直徑小的加長(zhǎng)型,有利于提高換熱量。
熱交換站中熱交換器的單臺(tái)處理和配置臺(tái)數(shù)組合結(jié)果應(yīng)滿足熱交換站的總供熱負(fù)荷及調(diào)節(jié)的要求。
管殼式換熱器冷卻特點(diǎn):
傳熱管采用外表面軋制翅片的銅管,導(dǎo)熱系數(shù)高,換熱面積大。
導(dǎo)流板引導(dǎo)殼程流體在換熱器內(nèi)呈折線形連續(xù)流動(dòng),導(dǎo)流板間距可根據(jù)流速進(jìn)行調(diào)節(jié),結(jié)構(gòu)堅(jiān)固,能滿足大流量甚至超大流量、脈動(dòng)頻率高的殼程流體換熱。
管殼式換熱器的分類?
工業(yè)換熱器通常按結(jié)構(gòu)、傳熱過程、傳熱表面的緊湊性、所用材料、流型、流體的分相、相態(tài)和傳熱機(jī)理等方面進(jìn)行分類。
1.按流體流動(dòng)形式分類:?
根據(jù)管殼換熱器內(nèi)流體流動(dòng)的形式,可分為匯流、逆流和橫流三種形式,其中換熱器壁上的熱應(yīng)力比較小,在相同條件下壁面間的傳熱溫差更大,因此逆流是其它流動(dòng)方式的首推形式。
2.按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分類:?
它可分為固定管板、浮頭式、U形管型、填料功能型、滑動(dòng)管板、板式、薄管板等。
3.按所用材料分類:?
一般來說,換熱器可分為金屬材料和非金屬材料。非金屬換熱器主要包括陶瓷換熱器、塑料換熱器、石墨換熱器和玻璃換熱器。
4.按傳熱面的特征分類:?
根據(jù)殼內(nèi)換熱管表面的形狀,可分為螺紋管換熱器、波紋管換熱器、管換熱器、表面多管換熱器、螺旋槽管換熱器、環(huán)槽管換熱器、縱向槽管換熱器、翅片管換熱器、塞式換熱器、鋸齒管換熱器等。
【管殼式換熱器標(biāo)準(zhǔn)制定歷史】
管板是管殼式換熱器重要的受力元件之一,管板的設(shè)計(jì)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(qiáng)度計(jì)算作為管板設(shè)計(jì)的關(guān)鍵一環(huán),一直是許多國(guó)家相關(guān)部門的研究,管板強(qiáng)度的計(jì)算方法也在不斷地發(fā)展和完善。
1975年以來,美國(guó)的ASME VIII-I嘗試給出適合各種管板類型的設(shè)計(jì)規(guī)范,在1983年板中給出U形管式換熱器的簡(jiǎn)支和整體結(jié)構(gòu)的管板計(jì)算方法,在1992年版中又加入了固定式換熱器管板計(jì)算方法。法國(guó)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(jì)算方法。
多年來,主要工業(yè)國(guó)家都已有自己的管板設(shè)計(jì)計(jì)算公式或規(guī)定,如英國(guó)的BS 5500標(biāo)準(zhǔn)、美國(guó)的TEMA、日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JIS、捷克壓力容器計(jì)算準(zhǔn)則、管板計(jì)算公式及TEMA修正計(jì)算公式、前蘇聯(lián)的鍋爐監(jiān)察手冊(cè)及聯(lián)邦德國(guó)的AD規(guī)范等。
為促進(jìn)承壓設(shè)備在歐盟成員國(guó)內(nèi)的自由貿(mào)易,2002年3月歐盟成員國(guó)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(biāo)準(zhǔn)版,并且要求,所有與此相抵觸的歐盟成員國(guó)同類國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)遲于2002年11月廢棄。
EN13445適用于設(shè)計(jì)壓力大于0.05MPa、材料為鐵素體或奧氏體鋼的非直接接觸火焰壓力容器,設(shè)計(jì)溫度低于以鋼材蠕變控制其許用應(yīng)力強(qiáng)度的相應(yīng)溫度,但不適用于如移動(dòng)式壓力容器、失效后導(dǎo)致輻射影響的核設(shè)施上的壓力容器、能產(chǎn)生110度以上過熱水蒸汽的壓力容器等承壓設(shè)備。
對(duì)于管板的設(shè)計(jì)、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(yán)格計(jì)算各種載荷狀態(tài)引起的管板應(yīng)力,并嚴(yán)格校核;另一種是分析方法,通過管板的分析,確定許用應(yīng)力載荷。