管式換熱器

管式（又稱管殼式、列管式） 換熱器是最典型的間壁式換熱器，它在工業上的套用有著悠久的歷史，而且至今仍在所有換熱器中占據主導地位。 管式換熱器主要有殼體、管束、管板和封頭等部分組成，殼體多呈圓形，內部裝有平行管束，管束兩端固定於管板上。

基本介紹

• 中文名：管式換熱器
• 外文名：tube heat exchanger
• 基本概念：流體在管內流動,其行程稱為管程
• 常見分類：固定管板式
• 其它相關：渦流熱膜換熱器
• 特點：高效節能

基本介紹

在管式換熱器內進行換熱的兩種流體,一種在管內流動,其行程稱為管程；一種在管外流動,其行程稱為殼程。管束的壁面即為傳熱面。為提高管外流體給熱係數,通常在殼體內安裝一定數量的橫向折流檔板。折流檔板不僅可防止流體短路,增加流體速度,還迫使流體按規定路徑多次錯流通過管束,使湍動程度大為增加。常用的檔板有圓缺形和圓盤形兩種,前者套用更為廣泛.。流體在管內每通過管束一次稱為一個管程,每通過殼體一次稱為一個殼程。為提高管內流體的速度,可在兩端封頭內設定適當隔板,將全部管子平均分隔成若干組。這樣,流體可每次只通過部分管子而往返管束多次,稱為多管程。同樣,為提高管外流速,可在殼體內安裝縱向檔板使流體多次通過殼體空間,稱多殼程。在管式換熱器內,由於管內外流體溫度不同,殼體和管束的溫度也不同。

常見分類

固定管板式

固定管板式換熱器是將兩端管板直接與殼體焊接在一起。主要由外殼、管板、管束、封頭等主要部件組成。殼體中設定有管束,管束兩端採用焊接、脹接或脹焊並有的方法將管子固定在管板上,管板外周圍和封頭法蘭用螺栓緊固。固定管板式換熱器的結構簡單、造價低廉、製造容易、管程清洗檢修方便,但殼程清洗困難,管束製造後有溫差應力存在。當換熱管與殼體有較大溫差時,殼體上還應設有膨脹節 。

浮頭式

浮頭式換熱器一端管板固定在殼體與管箱之間,另一端管板可以在殼體內自由移動,也就是殼體和管束熱膨脹可自由。故管束和殼體之間沒有溫差應力。一般浮頭可拆卸,管束可以自由地抽出和裝入。浮頭式換熱器的這種結構可以用在管束和殼體有較大溫差的工況。管束和殼體的清洗和檢修較為方便,但它的結構相對比較複雜,對密封的要求也比較高。

U型管式

U形管式換熱器是將換熱管煒成U形,兩端固定在同一管板上。由於殼體和換熱管分開,換熱管束可以自由伸縮,不會由於介質的溫差而產生溫差應力。U形管換熱器只有一塊管板,沒有浮頭,結構比較簡單。管束可以自由的抽出和裝入,方便清洗,具有浮頭式換熱器的優點,但由於換熱管做成半徑不等的U形彎,最外層換熱管損壞後可以更換外,其它管子損壞只能堵管。同時,它與固定管板式換熱器相比,由於換熱管受彎曲半徑的限制它的管束中心部分存在空隙,流體很容易走短路,影響了傳熱效果。

性能對比

對比項目	浮動盤管換熱器	螺紋管換熱器	渦流熱膜換熱器
適用介質種類	蒸汽、水	蒸汽、水	弱腐蝕性化工原料、蒸汽、水
介質的參數範圍	溫度：0-150度; 壓力：0-1.0MPa	溫度：0-150度; 壓力：0-1.6MPa	溫度：-40-400度; 壓力：0-10.0MPa
熱效率	熱效率=92%	熱效率=93%	熱效率=96%
防垢性能	自動除垢	人工除垢	具有防垢功能
耐震、噪音	振動較大，噪音大	振動較小，噪音小	振動微弱，噪音小
使用壽命	7年左右	10年左右	20年左右
維修	停機維修，更換管束	停機維修，拔管再脹管	無需維修

其它相關

渦流熱膜

概述

渦流熱膜換熱器是管式換熱器的一種，採用最新的渦流熱膜傳熱技術，通過改變流體運動狀態來增加傳熱效果，當介質經過渦流管表面時，強力沖刷管子表面，從而提高換熱效率。最高可達10000W/m2℃。

據【換熱設備推廣中心】介紹這種結構實現了耐腐蝕、耐高溫、耐高壓、防結垢功能。其它類型的換熱器的流體通道為固定方向流形式，在換熱管表面形成繞流，對流換熱係數降低。

渦流熱膜換熱器的最大特點在於經濟性和安全性統一。由於考慮了換熱管之間，換熱管和殼體之間流動關係，不再使用折流板強行阻擋的方式逼出湍流，而是靠換熱管之間自然誘導形成交替漩渦流，並在保證換熱管不互相摩擦的前提下保持應有的顫動力度。換熱管的剛性和柔性配置良好，不會彼此碰撞，既克服了浮動盤管換熱器之間相互碰撞造成損傷的問題，又避免了普通管殼式換熱器易結垢的問題。

性能特點

1.高效節能，該換熱器傳熱係數為6000-8000W/m2.0C。

2.全不鏽鋼製作，使用壽命長，可達20年以上。

3.改層流為湍流，提高了換熱效率，降低了熱阻。

4.換熱速度快，耐高溫（400℃），耐高壓（2.5Mpa）。

5.結構緊湊，占地面積小，重量輕，安裝方便，節約土建投資。

6.設計靈活，規格齊全，實用針對性強，節約資金。

7.套用條件廣泛，適用較大的壓力、溫度範圍和多種介質熱交換。

8.維護費用低，易操作，清垢周期長，清洗方便。

9.採用納米熱膜技術，顯著增大傳熱係數。

10.套用領域廣闊，可廣泛用於熱電、廠礦、石油化工、城市集中供熱、食品醫藥、能源電子、機械輕工等領域。

陶瓷換熱器

簡介

21世紀初國內河南省鞏義市研製出了陶瓷換熱器。其生產工藝與窯具的生產工藝基本相同，導熱性與抗氧化性能是材料的主要套用性能。它的原理是把陶瓷換熱器放置在煙道出口較近，溫度較高的地方，不需要摻冷風及高溫保護，當窯爐溫度1250-1450℃時，煙道出口的溫度應是1000-1300℃，陶瓷換熱器回收餘熱可達到450-750℃，將回收到的的熱空氣送進窯爐與燃氣形成混合氣進行燃燒，這樣直接降低生產成本，增加經濟效益。

優勢

陶瓷換熱器在金屬換熱器的使用局限下得到了很好的發展，因為它較好地解決了耐腐蝕，耐高溫等課題，成為了回收高溫餘熱的最佳換熱器。經過多年生產實踐，表明陶瓷換熱器效果很好。它的主要優點是：導熱性能好，高溫強度高，抗氧化、抗熱震性能好。壽命長，維修量小，性能可靠穩定，操作簡便。是目前回收高溫煙氣餘熱的最佳裝置。

清洗現狀

管式換熱器因其特殊的管狀構造難以徹底清洗，大多數企業及個人對換熱設備結垢的影響及清除工藝還停留在機械、高壓水、化學酸洗等傳統的“破壞性”工藝和觀念方面；而且簡單地認為設備清洗只有在嚴重影響生產的情況下才會考慮，其不知水垢的生成在不斷影響著企業的能耗，吞噬著企業的利潤。而且，單一為了降低清洗的費用，選擇了對設備有損害和腐蝕的清洗方法，造成設備的報廢和生產的停滯，付出了比清洗劑高几百倍甚至上千倍的代價。比如某水泥集團，採用草酸清洗換熱設備，每次清洗時間都不敢超過2個小時，因清洗的不夠徹底，所以清洗時間由以前的一年一次變為現在的一年三次，增加了兩次的停機停產時間，間接地給企業造成了損失。

目前各國都在全力發展環保清洗技術，以求降低能耗，扼止對環境的過度破壞。國外的1st-TECH清洗技術則在清洗方面走在國際先列.