热管换热器在炼油及石化工业上的应用
1 概述
随着人们对环境保护的重视,以及节能增效重要性被逐渐认识,一种新型传热元件———热管日益引起人们的重视。
2 原理
热管一般由管壳和内部工作液体(工质)组成。管壳是钢制的、抽成真空的密闭管壳,工质是经过特殊处理的液体,热管加热段吸收热流体热量,热量通过热管壁传给管内工质,工质
钢质管壳式换热机组制造厂家
热管换热器在炼油及石化工业上的应用
1 概述
随着人们对环境保护的重视,以及节能增效重要性被逐渐认识,一种新型传热元件———热管日益引起人们的重视。
2 原理
热管一般由管壳和内部工作液体(工质)组成。管壳是钢制的、抽成真空的密闭管壳,工质是经过特殊处理的液体,热管加热段吸收热流体热量,热量通过热管壁传给管内工质,工质吸热后蒸发和沸腾,转变为蒸汽,蒸汽在微小压差的作用下上升至放热段,受管外冷流体的冷却作用,蒸汽冷凝并向外放出汽化潜热,冷流体获得热量,冷凝液依靠重力回到加热段。如此周而复始,热流体热量便传给冷流体,使冷流体得到加热。它的型式大致分为固定管板式、釜式浮头式、U型管式、滑动管板式、填料函式及套管式等几种，前面我们简要介绍过。由于热管内部抽成真空,工质极易蒸发与沸腾,热管起动迅速。
3 热管及热管换热器的研究开发
热管的发现及热管换热器因其操作简单,不需要动力、各热管换热独立,布置灵活等优点大量应用于石化、冶金行业。
根据所采用的补偿措施，管壳式换热器可分为以下几种主要类型：
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。
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：
膨胀节-U.png
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。
壳程结构
折流板
折流板的作用
a）增加壳程管间的介质流速，提高传热效果。
b）对换热管起支承作用。
c）调整折流板间距，对避免管束诱发振动有一定的作用。
折流板的形状
常用的折流板和支持板的形状有弓形和圆盘-圆环形两种。此外根据需要还有其它形式的折流板和支持板，如矩形孔圆板和矩形挡板等，见图所示：
a） 单弓形折流板（图 a）：是常采用的一种形式，其形式简单，但压降较大。
1) 上下排列（水平切口）即指物料进口与弓形缺口是成垂直设置的，以造成介质的剧烈扰动来增大传热系数。
2) 左右排列（竖直缺口）是指物料进口与弓形缺口是成平行设置的。多用于卧式冷凝器或蒸发器，便于冷凝液和气体的流动。
3) 转角排列，一般用于换热管正方形排列，可使流体形成湍流，以提高传热效率。
b） 双弓形（图b）和三弓形折流板（图c）：适用于壳程流量较大的物流，或壳程流体为密度低的低压时，此时压降会有大的下降，而传热系数的下降要小得多；同时这种形式还有利于防止介质流动过程中诱发的振动。
c）圆盘—圆环形折流板（图d）：由圆盘和圆环交错排列，介质流动特征是与轴心对称。
d）矩形折流板（图e）：矩形折流板可横放，也可竖放，而横放一般用于壳程介质为气相时，竖放用于壳程介质为液相或有冷凝液的场合。这两种形式通常在大直径和大流量情况下采用。
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