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管壳式换热器的分类与各自的优缺点

  来源:www.lzxinhui.com
  管壳式换热器由于管内外流体的温度不同,因此壳体与管束的温度也不同。如果温度相差很大,换热器内会产生很大的热应力,导致管子弯曲、断裂,或从管板上拉脱。因此,当管束与壳体温度差超过50℃时,需采取适当补偿措施,以消除或减少热应力。根据所采用的补偿措施,该设备可分为以下几种主要类型:
  1、浮头换热器:两端管板中只有一端与壳体固定,另一端可相对壳体自由移动,称为浮头。浮头由浮头管板、钩圈和浮头盖组成,可拆卸,管束与壳体的热变形互不约束,不会产生热应力。
  优点:可抽式管束,当换热管为正方形或转角正方形排列时,管束可抽出进行机械清洗,适用于易结垢及堵塞的工况。一端可自由浮动,无需考虑温差应力,可用于大温差场合。
  缺点:结构复杂、造价高、设备笨重、材料消耗大。浮头密封面在操作时,易产生内漏。
  适用范围:适用于壳体和管束之间壁温差较大或壳程介质易结垢的场合。浮头换热器在炼油行业或乙烯行业中应用较多,由于内浮头结构限制了使用压力和温度一般情况Pmax≤6.4MPa,Tmax≤400℃。
  2、固定管板换热器:管束连接在管板上,管板与壳体相焊。
  优点:这类管壳式换热器的结构简单,能承受较高压力,造价低,管程清洗方便,管子损坏时方便堵管或更换。排管数比U形管换热器多。
  缺点:管束与壳体的壁温或材料的线胀系数相差较大时,壳体和管束中将产生较大热应力,为此应需要设置柔性元件(如膨胀节)。不能抽芯,无法进行机械清洗,不能更换管束,维修成本较高。
  3、填料函式换热器:特点与浮头式相似。浮头部分在壳体外,在浮头与壳体的滑动接触面处采用填料函密封结构。
  优点:由于采用填料函密封结构,使得管束在壳体内可自由伸缩,避免了热应力。加工制造方便,节省材料,造价低,维修方便。
  缺点:填料处易产生泄露。
  4、U形管换热器:只有一块管板,管束由多跟U形管组合,管的两端固定在同一块管板上,换热管可以自由伸缩。
  优点:以U形管尾部的自由浮动解决了温差应力的问题。结构简单,价格便宜,承压能力强。
  缺点:这种管壳式换热器受管弯曲半径的限制,布管较少,壳程流体易形成短路,报废率较高。
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