管壳式换热器的分类、结构、强化传热
aa宋师傅
2023年08月25日 13:36:43
只看楼主

管壳式换热器又称列管式换热器。是以封闭在壳体中管束的壁面作为传热面的间壁式换热器。这种换热器结构较简单,操作可靠,可用各种结构材料(主要是金属材料)制造,能在高温、高压下使用,是目前应用最广的类型。 今天我们就来借鉴学习一下管壳式换热器的相关知识内容。


管壳式换热器又称列管式换热器。是以封闭在壳体中管束的壁面作为传热面的间壁式换热器。这种换热器结构较简单,操作可靠,可用各种结构材料(主要是金属材料)制造,能在高温、高压下使用,是目前应用最广的类型。 今天我们就来借鉴学习一下管壳式换热器的相关知识内容。

(示意图,不对应文中任何具体产品)


           
管壳式换热器的分类和基本结构
   
         

  1. 管壳式换热器的分类   

根据所采用的补偿措施,管壳式换热器可分为以下5种主要类型:


①固定管板式换热器


管束两端的管板与壳体联成一体,结构简单,但只适用于冷热流体温度差不大,且壳程不需机械清洗时的换热操作。当温度差稍大而壳程压力又不太高时,可在壳体上安装有弹性的补偿圈,以减小热应力。


②浮头式换热器


管束一端的管板可自由浮动,完全消除了热应力;且整个管束可从壳体中抽出,便于机械清洗和检修。浮头式换热器的应用较广,但结构比较复杂,造价较高。


③ U型管式换热器 


每根换热管皆弯成U形,两端分别固定在同一管板上下两区,借助于管箱内的隔板分成进出口两室。此种换热器完全消除了热应力,结构比浮头式简单,但管程不易清洗。



④填料函式换热器 


    填料函式换热器其结构特点是管板只有一端与壳体固定连接,另一端采用填料函密封。管束可以自由伸缩,不会产生因壳壁与管壁温差而引起的温差应力。填料函式换热器的优点是结构较浮头式换热器简单,制造方便,耗材少,造价低;管束可从壳体内抽出,管内、管间均能进行清洗,维修方便。其缺点是填料函耐压不高,一般小于4.0MPa;壳程介质可能通过填料函外漏,对易燃、易爆、有毒和贵重的介质不适用。填料函式换热器适用于管、壳壁温差较大或介质易结垢,需经常清理且压力不高的场合。



⑤釜式换热器 


釜式换热器结构特点是在壳体上部设置适当的蒸发空间,同时兼有蒸汽室的作用。管束可以为固定管板式、浮头式或U 型管式。釜式换热器清洗维修方便,可处理不清洁、易结垢的介质,并能承受高温、高压。它适用于液-汽式换热,可作为最简结构的废热锅炉。



   2. 基本结构      
管壳式换热器由管束、壳体、管板、浮头、封头等主要部件组成。其中,管束是换热器的主要换热部分,由多根平行排列的管子组成。  

常见的典型的壳程元件组成


           
优缺点
   
         

优点:  

缺点:  

           
相关技术:如何强化传热
   
         

近年来, 为了提高管壳式换热器的换热效率 ,研究者们提出了许多不同的结构设计和改进设计方案。例如,通过增加管束的数量、改变管束的布局、使用特殊材料等方法来提高换热效率。
而随着技术的进步,管壳式换热器的设计和制造技术也得到了很大的提高。例如,Sciencedirect上的一篇   Advances in heat intensification techniques in shell and tubeheat exchanger   中详细介绍了管壳式换热器的热强化技术。


 目前,有关管壳式换热器常用的强化换热方法有:  
(1)增加流速:
通过增加流体的流速,可以增加流体与管壁之间的湍流,从而提高换热效率。  
(2)使用纳米流体:
纳米流体是一种新型的流体,其热传导性能远远高于普通流体,因此可以有效提高换热效率。  
(3)改变流体的流向:
通过改变流体的流向,可以改变流体与管壁之间的相对速度,从而提高换热效率。

试剑石
2023年08月25日 17:39:24
2楼
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