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在幾乎所有的機械、化學或電氣係統中，熱量從一個區域轉移到另一個區域，或從一種液體轉移到另一種液體。這個傳熱過程是通過熱交換器完成的。熱交換器是一種利用傳輸從一種流體到另一種流體的機械裝置。熱交換器在世界各地被用於不同的應用來傳遞熱量。換熱器有多種類型，殼管式換熱器(STHE)就是其中的一種。管殼式換熱器有一束管子。最受歡迎的STHE類型是TEMAE類型，因為它的堅固性和簡單的設計，以及它的工作壓力和溫度範圍寬。本文主要介紹了管殼式換熱器的不同類型、工作原理、部件以及其他許多方麵。
什麼是殼管式換熱器?
一個殼管式換熱器是一個機械設備它使用管子安裝在圓柱殼交換之間的熱兩個工作液體通過熱接觸。管殼式換熱器又稱管式換熱器。
顧名思義，這種類型的熱交換器有一個外殼(一個大的壓力容器)和一個管束。一種液體在管內流動，另一種液體在管內流動。通過這種方式，它將熱量從一種流體傳遞到另一種流體。
裏麵液體的溫度管和殼牌是不同的。這種溫差是流體之間交換溫度的驅動力。
管束可以包含不同類型的管，包括縱向翅片管和平麵管。這些管可以在不同的配置，如浮動頭配置，固定管配置，和u形管配置。
這些類型的熱交換器最適合高壓應用。它們最常用於大型化工過程和煉油廠。
維護成本低，采購成本低，性能穩定，設計簡單。殼管式換熱器比其他換熱器具有更高的傳熱速率。然而，這些交換器的安裝占用的空間比板式熱交換器具有相似的換熱能力。
工作殼管式換熱器
該管殼式換熱器操作簡單，工作方便。在這種熱交換器的工作過程中，一種流體在管內流動，而另一種流體在殼體內流動。
在這些液體流動的過程中，它們彼此交換熱量。這意味著熱流體把它的熱量傳遞給冷流體。因此，冷流體通過殼體的入口噴嘴(或通道側或管側)進入，並作為熱流體通過出口噴嘴排出。由於這個熱交換過程，另一種流體(即熱流體)在出口的溫度將低於在進口的溫度。
管式換熱器的傳熱是通過暴露麵來決定的，這是由導熱金屬管的數量來決定的。該熱交換器內的流體流動可以是橫流或平行流。
上麵給出的圖表示了通道側前頭部的出口和進口噴嘴。這意味著這些熱交換有偶數個通道。在這種情況下，通道側的出口噴嘴位於讀取頭上。管數的增加會增加換熱係數和換熱速率。
隔板和湍流器安裝在管殼內，以最大限度地提高管殼側流體的湍流度。
為了更好地理解，請觀看以下視頻:
讀也:板式換熱器的工作原理
殼管式換熱器的種類
殼管式換熱器主要有以下幾種類型:
- 浮頭換熱器
- 固定管板換熱器
- u形管換熱器
1) u型管換熱器
在這種殼管式換熱器中，管子可以彎曲或拉直成u形，稱為u形管。因此，這種換熱器被稱為u型管換熱器。這種熱交換器采用m型後置頭和任何類型的前置頭。
u型管換熱器的設計允許無限的熱膨脹。在這些交換器中，管束也可以分離以進行清洗，殼體和管束之間的小間隙也可以實現。但是，用機械方法清洗管子內壁是困難的。因此，u型交換器最適合管側流體清潔的應用。
u型管換熱器的優缺點:-
| 優勢 | 缺點 |
|---|---|
| 該換熱器的管束是可拆卸的，便於檢查和清洗。 | 管子的內表麵隻能用化學方法清洗。 |
| 它的初始成本很低。 | 管子的側通不能減少或增加。 |
| 這種熱交換器易於清洗管側集管和管道。 | 管側的速度可能會開始腐蝕彎管的內側。 |
| 它隻需要一個管板。 | 你不能機械地清洗這個交換器的管子。 |
2)固定式管板換熱器
對於固定管板換熱器，管板與殼體焊接。這種管殼式換熱器結構簡單，價格低廉，能夠對管孔進行機械或化學清洗。除了化學清洗外，這個換熱器的管的外表麵是無法接近的。
如果殼體與筒體的材料之間存在較大的溫差，為避免因膨脹而產生不必要的應力，可強製在殼體上添加可膨脹的波紋管。這種類型的波紋管通常會造成漏洞和故障。
u型管或浮頭通常用於故障後果特別嚴重的情況。
這是一種對所有可移動管束的低價設計，但通常比低壓固定管板的設計更昂貴。
固定管板換熱器的優缺點:-
| 優勢 | 缺點 |
|---|---|
| 沒有內部泄漏。 | 這種換熱器使用壽命較低。 |
| 旁路滲流小。 | 管殼溫差大。 |
| 它比浮頭式換熱器有更多的傳熱麵積。 | 你不能機械地清洗殼的那一麵。 |
| 它有更少的墊圈． | 它有一個可替換的包 |
3)浮頭式換熱器
在浮動式換熱器中，後封頭末端的管板不與殼體焊接，而是可以浮動或移動。前封頭管板直徑大於殼體，密封方法與固定管板換熱器相同。
在殼體的後封頭端處的管板具有比殼體直徑稍小的直徑，以便一管束可以容易地通過殼體。采用浮頭式換熱器，既可以考慮熱膨脹，又可以方便地拆卸和清洗管束。
這些熱交換器是最好的負荷相關的應用與高壓和高溫。然而，這些比同等的固定管板式換熱器成本更高。
浮頭式換熱器的優缺點:-
| 優勢 | 缺點 |
|---|---|
| 您可以清潔它，而不消除管束。 | 它比固定交換器的成本更高。 |
| 單個管是可更換的。 | 這個換熱器的內墊圈有泄漏問題。 |
讀也:橫流換熱器的工作原理
殼管式換熱器部件
殼管式換熱器主要由以下幾個部分組成:
- 吊杆
- 擋板
- 管側通道和噴嘴
- 殼和殼側噴嘴
- 管板
- 管
1)管
管是管殼式換熱器的基本部件。它在管內流動的流體和管內流動的流體之間提供傳熱麵。這些管子可以是焊接的或無縫的。
它們一般由銅合金或鋼製成。鋁、鈦或鎳合金在某些應用中也可能需要。采用擠出工藝生產無縫管;焊管是在氣缸上軋製帶材並焊接而成的。因此，焊管通常是便宜的。
該管可在外部具有加強表麵(翅片)或暴露或延伸表麵。如果一種流體的傳熱係數明顯低於另一種流體，則使用鰭片表麵管。
2)管板
將管子插入管板的孔中固定在它的位置上。插入後，管延伸在一個槽切割在洞或焊接到管板，管突出從表麵。
這種配置阻止管側流體與殼側流體混合。這是一個有槽和穿孔的圓形金屬板，適當的鑽孔，以接受管(三角形或方形設計)，螺栓環，間隔棒，和墊圈附著在殼層上。
管孔中心之間的距離稱為管間距。通常，這個管間距是的1.25倍管子的外徑。其他一些管節也用來調節殼側流體流過管束的速率，降低殼側壓降。
讀也:曲軸的工作
3)殼體和殼體側噴嘴
殼體充當殼體側流體的容器。噴嘴作為入口和出口。在最大的情況下，外殼是通過將合適尺寸的金屬板軋製成圓筒，並焊接縱向接縫來構造的。這種殼體的截麵是圓形的。
具有小直徑的殼體也可以通過將所需直徑的管切割到合適的長度來構造。
殼體的圓度對可插入擋板的最大直徑的設置起著至關重要的作用。這也影響了泄漏從殼體進入擋板的效果。
4)管側通道和噴嘴
管殼式換熱器的這些部件隻調節管側流體進出換熱器管的流量。
管側的流體比殼側的流體具有更強的腐蝕性。因此，合金材料(非常適合與管板和管)用於這些噴嘴和渠道的建設。
槽口端安裝有槽口蓋。這些是用螺栓與通道法蘭連接的圓板。您可以在不拆卸管側管道的情況下拆卸管道末端以檢查管道。
5)擋板
下麵給出的圖表代表了擋板:
- 在安裝和運行過程中，擋板幫助管道保持合適的位置，以停止由於流動產生的渦流引起的管道振動。
- 擋板引導殼側流體在管內來回流動，提高傳熱係數和速度。
- 它們在維持管間距方麵起著重要作用。
6)通過分規
pass divider要求在一個單閥蓋或通道的熱交換器，其中有兩個管側通道。對於具有多個通道的交換器，帽罩和通道都需要通道驅動器。
當閥蓋或通道成型時，隔板也成型為一體，然後進行表麵處理，為管板和隔板之間的連接在墊圈上提供光滑的閥座表麵。當通道是由管或板製成時，隔板就在自己的位置上焊接。
7)領帶棒
逆電流器和領帶棒用於換熱器的原因如下:
- 他們將擋板組裝在一起。
- 它們維持所選擋板的間距。
拉杆一端與上擋板連接，另一端與管板連接。這些棒有助於保持擋板組裝在一起。
墊片安裝在每個擋板之間的拉杆上，以保持所選擋板的節距。根據殼體直徑和拉杆尺寸的不同，墊片和拉杆的數量也不同。
讀也:拉杆的工作
管殼式換熱器內流體速度
殼管式換熱器流體流速大，汙垢減少，換熱速率增加，但會產生侵蝕和上升壓降。以下是殼管式換熱器中使用的幾種流體:
| 流體類型 | 流體Velocity-Tube一邊 | 流體Velocity-Shell一邊 |
|---|---|---|
| 氣體/蒸氣(高壓) | 5 ~ 10米/秒 | 5 ~ 10米/秒 |
| 氣體/蒸氣(大氣壓) | 10 ~ 30米/秒 | 10 ~ 30米/秒 |
| 氣體/蒸氣(真空壓力) | 50 ~ 70米/秒 | 50 ~ 70米/秒 |
| 液體 | 1到2米/秒 | 0.3 ~ 1m /s |
殼管式換熱器的優缺點
優勢殼管式換熱器
- 該殼管式換熱器成本較低板式換熱器．
- 這些類型的熱交換器維修方便，結構簡單。
- 是高溫高壓應用的最佳選擇，而不是板式換熱器。
- 管式熱交換器的壓降較低(δP/ΔP)比板式換熱器強。
- 殼管式換熱器不像板式換熱器那樣容易產生汙垢。
- 這些交換器具有穩定和靈活的設計。
- 沒有空間限製。
- 這些交換器可以很容易地組裝和拆卸清潔，維修和維護。
- 您可以使管“雙壁”，以減少管側流體泄漏到殼側流體的可能性(反之亦然)。
- 這些類型的熱交換器比其他類型有更多的通用性。
缺點殼管式換熱器
- 這種換熱器比板式換熱器效率低。
- 它需要更多的地麵空間來安裝。
- 這些交換器的冷卻能力無法提高。
殼管式換熱器的應用
殼管式換熱器主要應用於以下領域和行業:
管殼式換熱器與板式換熱器的區別
| 殼管式換熱器 | 板式換熱器 |
|---|---|
| 殼管式換熱器傳熱效率較低。 | 板式換熱器的換熱效率高於管式換熱器。 |
| 維修和清潔困難。 | 清洗保養方便。 |
| 它比板式換熱器需要更多的地麵空間。 | 這種換熱器需要更少的地麵空間。 |
| 殼管式換熱器成本較低。 | 板式換熱器成本較高。 |
| 它們的壓降更小。 | 它們有一個高壓液滴。 |
| 效率較低。 | 這樣效率更高。 |
FAQ部分
管殼式換熱器中使用折流板的目的是什麼?
擋板主要有以下兩種功能:
- 在過程和組裝過程中，交換器的這些部件將管道固定在適當的位置，以停止由於流動引起的渦流而產生的管道振動。
- 它們使殼側在管場中前後移動，從而提高了速度和傳熱係數。
為什麼采用殼管式換熱器?
管殼式換熱器由於具有去除工藝熱和預熱給水的能力，在大量的工業應用中得到了應用。它們可以冷卻引擎、壓縮機和渦輪機。這些熱交換器從一種流體中提取熱量，並將熱量傳遞給另一種所需的流體。
管殼式換熱器的工作原理是什麼?
殼管式換熱器工作原理簡單，按2nd熱力學定律(即熱量因溫差而從一個物體轉移到另一個物體)。
殼管式換熱器的主要部件是什麼?
- 吊杆
- 擋板
- 管側通道和噴嘴
- 殼和殼側噴嘴
- 管板
- 管