管壳式换热器设计所需考虑的因素
管壳程流体的确定
主要根据流体的操作压力和温度、可以利用的压力降、结构和腐蚀特性,以及所需设备材料的选择等方面,考虑流体适宜走哪一程。下面的因素可供选择时考虑:
适于走管程的流体有水和水蒸气或强腐蚀性流体;有毒性流体;容易结构的流体;高温或高压操作的流体等。
适于走壳程的流体有塔顶馏出物的冷凝;烃类的冷凝和再沸;管件压力降控
可拆卸管壳式换热器定制
管壳式换热器设计所需考虑的因素
管壳程流体的确定
主要根据流体的操作压力和温度、可以利用的压力降、结构和腐蚀特性,以及所需设备材料的选择等方面,考虑流体适宜走哪一程。下面的因素可供选择时考虑:
适于走管程的流体有水和水蒸气或强腐蚀性流体;有毒性流体;容易结构的流体;高温或高压操作的流体等。
适于走壳程的流体有塔顶馏出物的冷凝;烃类的冷凝和再沸;管件压力降控制的流体;粘度大的流体等。
当上述情况排除后,介质走哪一程的选择,应着眼于提高传热系数和充分的利用压力降上。由于介质在壳程的流动容易达到湍流(Re≥100),因而将粘度大的或流量小的流体,即雷诺数低的流体走壳程一般是有利的。
反之,如果流体在管程能够达到湍流时,则安排走管程较合理。若从压力降的角度考虑,一般是雷诺数低的走壳程合理。
管壳式换热器
波形膨胀节
在固定管板换热器中,为避免壳体和换热管拉伸破坏,换热管失稳,换热管从管板上拉脱,因此,必须在壳体中间设一挠性补偿元件——膨胀节,以降低壳体与换热管的轴向载荷,且可降低热膨胀差所引起的管板应力,从而适当地减薄管板厚度。
换热器用膨胀节的型式
膨胀节的形式较多,按截面的形状,有U 型、Ω形,S 型等,在固定管板式换热器中,采用也普遍的是U 形波形膨胀节。
U 形膨胀节主要由波形管、直边段两部分组成,需要时还可能设内衬筒,加强环等,见图所示:
换热器用膨胀节也可分为单层和多层膨胀节
a) 对于固定管板换热器,在保证设计要求的承载能力,补偿呈刚度和疲劳寿命的前提下,应优先选用单层波形膨胀节。
b) 在下列情况子下,可选用多层波形膨胀节
1)须承受较高压力,且要求较大的位移补偿能力;
2)承受较高的疲劳寿命的要求;
采用多层波形膨胀节结构的特点如下:
1) 柔性好,补偿能力高;
2) 疲劳寿命比单层结构高(国外资料介绍是单层的6 倍);
3) 结构紧凑,节省材料;
4) 在高压情况下,不会突然,不易有危险性。
膨胀节的设置
在固定管板换热器中,由于管程内流体与管程流体之间具有温差,而换热器和壳体与管版固定连接,这样在使用状态时,壳体与管子之间有膨胀差存在,壳体和管子受 到轴向载荷。这种换热器的结构简单,但制造弯管的工作量较大,且由于管子需要有一定的弯曲半径,管板的利用率较差,管内进行机械清洗困难,拆换管子也不容易,因此要求通过管内的流体是清洁的。为了避免壳体和换热器破坏、换热器失稳、换热管从管板上拉脱,就应设置膨胀节,以降低壳体和换热器的轴向载荷。
一般在壳体和换热器壁温差较大时,需考虑设置膨胀节,在管板计算中,按有温差的各种共况计算出σt、σc 、q ,其中有一个不合格时,就需增加膨胀节。
σt——换热管轴向应力
σc——壳程圆筒轴向应力
q——换热管与管板连接的拉脱力
(作者: 来源:)