对U型管换热器与浮头式换热器优缺点比较分析.docVIP

对U型管换热器与浮头式换热器优缺点比较分析 　　摘 要：现如今，在化工冶金设备生产领域，各种不同型式和种类的换热器发展很快，新结构、新材料的换热器不断涌现。其中U型管换热器和浮头式换热器是较为常见的两种换热器形式，且各具优缺点，在生产利用的时候，需要充分考虑到不同换热器的优缺点，控制生产质量，确保换热器的正常使用。现本文就主要对U型管换热器和浮头式换热器的优缺点进行对比分析，仅供同行交流与参考。 　　关键词：浮头式换热器；U型管换热器；管板；换热管 　　换热器主要功能是将热流体其中一部分热量传到冷流体设备中。化工冶炼中，换热器是必须要应用的设备，因为化工冶炼需要将低温流体加热或将高温流体冷却，而这只有换热器能够做到。简言之，化工生产中大量的热量传递环节，比如液体与蒸汽之间的热传递，必须由换热器来实现。 　　1 管子换热器的基本要求 　　为了能够满足发展需求，我国针对换热器设计以及制作等各个环节都出台了相应规定，有些规定已经成熟，在换热器生产制作中得到了广泛的应用。通常情况下，换热器在设计与选型方面应用满足如下要求：一是满足工艺条件要求；二是结构既要安全，又具有可靠性；三是方便安装与操作；四是成本价格可以承受。 　　此外，管子换热器所使用的管子尺寸、形状都会对传热有着直接影响，如果管子直径比比较小，则单位体积换热面积就应该大一些，因为这样整个设备紧凑感强，金属消耗量也不会很多，可以大大提升传热系数。管子换热器制作起来非常复杂，同时还容易结垢，不容易清洗。正常情况下，大直径管子通常是用于污浊流体，而直径比较小的管子则用于清洁流体。管子具体应用何种材料，要视压力、温度等具体情况来定。上述这些因素在设计与制作生产管子换热器时必须加以考虑，按照生产需求确定材料，合适的生产工艺。 　　2 U型管换热器概述 　　U型管换热器简单来说就是整体成U型，而两端都固定在相同的管板上，管束能够来回伸缩，不会因为介质温度高低不同而出现温差应力，U型管换热器介质流向有两种，一种是并流，另一种是逆流。通常而言，聚液壳会将U型管换热器双管板有机的连接起来。聚液壳主要功能就是使得管板之间的距离更加合理，同时确保两管板始终保持着平行状态。另外，聚液壳还能够封闭液体或者气体，避免两管板中的气体或者液体溢出来。若壳程与管程彼此之间存在着比较大的温差，为了保证管程与换热器之间拥有适宜的应力，换热器短节壁厚不宜过厚，如果有需要可以设置膨胀节。 　　U型管换热器管束结构是区别于其他类型换热器的重要标志。换热管布局要想满足要求，最小弯曲半径与程隔板槽两侧相邻管中心距之间的关系必须处理好，通常情况下，前者要大于后者，同时且U形管弯曲段的弯曲半径也要超过换热管外径至少两倍。若换热器最内层U形管彼此之间距离比较远，设计人员可以通过设计挡板与假管来缩短距离。 　　3 浮头式换热器概述 　　现如今，浮头式换热器应用范围比较广，因其不仅可靠，适应性也非常强，由于此种换热器应用时间比较长，因此经验也非常丰富。虽然如今的换热器类型越来越多，但是浮头式换热器也在不断的发展进步，因此即便如今，浮头式换热器有比较高的地位。 　　此种类型换热器一端管板与壳体彼此之间固定，而另一个管板能够在壳体中运动，因为壳体与管束可以任意自由膨胀，所以即便介质温度差距很大，管束与壳体也不会出现温差应力。设计人员可以依据需要将浮头端设计成为不可拆或者可拆的，如果是可拆的管束就能够任意插入或者是抽出壳体，这样无论是检修，还是日后清洗都非常方便，。只是可拆浮头式换热器结构相对复杂，同时操作时容易出现泄露情况，所以安装时需要格外注意。 　　在对浮头式换热器进行设计时必须考虑浮头管板的外径Do。该外径应小于壳体内径Di，一般推荐浮头管板与壳体内壁的间隙b1=3～5mm。这样，当浮头出的钩圈拆除后，即可将管束从壳体内抽出。以便于进行检修、清洗。浮头盖在管束装入后才能进行装配，所以在设计中应考虑保证浮头盖在装配时的必要空间。钩圈最大的作用就是确保浮头端具有良好的密封性，避免出现串漏问题，通常都是开式结构，结构比较简单也十分紧凑，无论是制造，还是拆装都非常方便。 　　4 两者优缺点的对比分析 　　4.1 U型管式换热器的优缺点 　　优点：（1）结构简单，省去一块管板和一个管箱，造价低。（2）管束和壳体分离，热膨胀时互不约束，消除热应力。（3）管束可以从壳体中抽出，管外清洗方便。 　　缺点：（1）弯管必须保持一定曲率半径，管束中央会存在较大的空隙，流体易走短路，对传热不利。（2）管内不能用机械方式清洗，宜走清洁流体。（3）管子泄漏损坏时，只有最外层管子可以更换，其他管子只能堵死，会减小换热面积。（4）因各排管子曲率不一，管子长度不同，故管子分布不如直管均匀。（5）管束中部管子不能检查更换，堵管后