管殼式換熱器主要分為以下幾類:
1. 固定管板式換熱(re)器(qi)
管(guan)殼(ke)(ke)(ke)式換(huan)熱器主要是由殼(ke)(ke)(ke)體、管(guan)束(shu)、管(guan)板(ban)(ban)、管(guan)箱及折(zhe)流板(ban)(ban)等組成,具體結構如(ru)圖7.4。“固(gu)(gu)定(ding)管(guan)板(ban)(ban)”是指管(guan)板(ban)(ban)和殼(ke)(ke)(ke)體之間也是剛性連接在(zai)一起,相互(hu)之間無相對移動,固(gu)(gu)定(ding)管(guan)板(ban)(ban)式換(huan)熱器適用(yong)于殼(ke)(ke)(ke)程(cheng)(cheng)流體清潔、不易結垢(gou)、管(guan)程(cheng)(cheng)常要清洗、冷熱流體溫(wen)差不太大的場合。
結構:管(guan)子的(de)兩端分別固定(ding)在兩塊管(guan)板上(shang),管(guan)板與(yu)殼(ke)體相焊。
優點:結構(gou)簡單、布局緊(jin)湊,能承受(shou)較高壓力,造價低,管(guan)程清洗方便,管(guan)子損壞時方便堵管(guan)或更換。排管(guan)數比U形管(guan)換熱器(qi)多。
缺(que)點(dian):管(guan)束(shu)與(yu)殼(ke)體的壁溫或材料的線(xian)脹系數相差較大時,殼(ke)體和管(guan)束(shu)中將產生(sheng)較大熱應(ying)力,為此(ci)(ci)應(ying)需要(yao)設置(zhi)柔(rou)性元件(如膨脹節)。不能抽芯,無法進行機械(xie)清洗,不能更換(huan)管(guan)束(shu),必須采用化(hua)學方(fang)法清洗,維修成本(ben)較高,因此(ci)(ci)要(yao)求殼(ke)程流體不易結垢。
適用范(fan)圍:殼程(cheng)側(ce)(ce)介質(zhi)清潔(jie)不易結(jie)垢、管程(cheng)與殼程(cheng)兩側(ce)(ce)溫差不大或(huo)溫差較大但殼側(ce)(ce)壓(ya)力不高(gao)的(de)場合。

2. 浮頭式換(huan)熱(re)器(見(jian)圖7.5)
結構:浮(fu)(fu)(fu)頭式換熱(re)器兩端管板中只有一端與(yu)殼體固(gu)定(ding),另(ling)一端可(ke)相對殼體自由移動,稱(cheng)為(wei)浮(fu)(fu)(fu)頭。浮(fu)(fu)(fu)頭由浮(fu)(fu)(fu)頭管板、鉤圈和(he)浮(fu)(fu)(fu)頭蓋組成,是(shi)可(ke)拆連(lian)接,管束可(ke)從殼體中抽(chou)出。管子受熱(re)時,管束連(lian)同浮(fu)(fu)(fu)頭可(ke)以沿軸向自由伸縮(suo),完全消除了(le)溫差應力。
優點:可(ke)抽式管(guan)束(shu),當換熱(re)管(guan)為正(zheng)方(fang)形或轉(zhuan)角正(zheng)方(fang)形排列時,管(guan)束(shu)可(ke)抽出進行機械清洗,適用于(yu)易結垢(gou)及(ji)堵(du)塞的工況。一(yi)端可(ke)自(zi)由浮動,不需考慮(lv)溫(wen)差應力,可(ke)用于(yu)大溫(wen)差場合。
缺點:結構復(fu)雜,造(zao)價(jia)高(gao),設備笨(ben)重,材料消耗大。浮頭(tou)端結構復(fu)雜,影響排管數。浮頭(tou)密封(feng)面在操作(zuo)時(shi),易(yi)產生內漏。浮頭(tou)處若密封(feng)不嚴會造(zao)成(cheng)兩種流體混合且不易(yi)察覺。
適用范圍:適用于殼體和管束之間壁溫差較大或殼程介質易結垢的場合。浮頭換熱器在煉油行業或乙烯行業中應用較多,由于內浮頭結構限制了使用壓力和溫度一般情況Pmax≤6.4MPa ,Tmax≤400℃ 。
浮(fu)頭式再沸器(qi)(qi)與浮(fu)頭式換(huan)(huan)熱(re)器(qi)(qi)結(jie)構類似,見圖7.6。殼體內上部空間是供殼程流體蒸(zheng)發用的,所以也可將其(qi)稱為帶蒸(zheng)發空間的浮(fu)頭式換(huan)(huan)熱(re)器(qi)(qi)。

3. U形(xing)管式換(huan)熱器
U形(xing)管(guan)(guan)式(shi)換熱器不同于(yu)固定(ding)管(guan)(guan)板式(shi)和浮頭(tou)式(shi),只有一(yi)塊管(guan)(guan)板,管(guan)(guan)束由多根U形(xing)管(guan)(guan)組成,兩(liang)(liang)端都固定(ding)在(zai)同一(yi)塊管(guan)(guan)板上(shang);管(guan)(guan)板和殼體之間(jian)通過(guo)螺(luo)栓固定(ding)在(zai)一(yi)起,其結構如圖7.7所示。管(guan)(guan)的兩(liang)(liang)端固定(ding)在(zai)同一(yi)塊管(guan)(guan)板上(shang),換熱管(guan)(guan)可以自由伸縮。
優(you)點:以U形管尾部的自由浮動解決(jue)了溫差應力的問題(ti),管束(shu)可(ke)在殼體內(nei)自由伸縮,也可(ke)將(jiang)管束(shu)抽出(chu)清(qing)洗,同時還節(jie)省了一塊管板,結構簡單(dan),價(jia)格便宜,承壓能力強。
缺點:U形(xing)(xing)管(guan)(guan)管(guan)(guan)內(nei)清洗困(kun)難且管(guan)(guan)子更換(huan)不方(fang)便。由于受管(guan)(guan)彎曲半徑(jing)的(de)限制,布管(guan)(guan)較少。殼程(cheng)流體易(yi)形(xing)(xing)成短路。壞一根U形(xing)(xing)管(guan)(guan)相當于壞兩根管(guan)(guan),報廢(fei)率較高。與其他(ta)管(guan)(guan)殼式換(huan)熱器相比布管(guan)(guan)較少,結構不夠(gou)緊湊。
適用范圍:U形管(guan)(guan)式(shi)(shi)換熱器(qi)適用于冷熱流體溫差(cha)較(jiao)大、管(guan)(guan)內走清(qing)潔不(bu)結垢的高溫、高壓、腐蝕(shi)性(xing)較(jiao)大流體的場合(he),適用于管(guan)(guan)殼壁溫差(cha)較(jiao)大或殼程介(jie)質結垢需要清(qing)洗,又不(bu)宜采用浮頭式(shi)(shi)和(he)固定管(guan)(guan)板(ban)的場合(he)。

4. 填料函式換熱器
填(tian)料(liao)函式(shi)換熱器與浮頭式(shi)相似,只是浮動(dong)管板一端與殼(ke)體之間采用(yong)填(tian)料(liao)函密封,如圖7.8所示。浮頭部分在殼(ke)體外,在浮頭與殼(ke)體的滑動(dong)接(jie)觸面處采用(yong)填(tian)料(liao)函密封結構。
優點(dian):由(you)于采(cai)用填料(liao)函(han)密封(feng)結構(gou),使(shi)得管(guan)(guan)束在殼體內可(ke)以(yi)自(zi)由(you)伸縮,避(bi)免了熱(re)應(ying)力。加工制(zhi)造(zao)(zao)方便(bian),節(jie)省材(cai)料(liao),由(you)于可(ke)抽芯(xin),維修方便(bian)。由(you)于減少(shao)了殼體大蓋,它的結構(gou)較(jiao)(jiao)浮頭式(shi)換熱(re)器簡(jian)單,造(zao)(zao)價也較(jiao)(jiao)低,具有浮頭式(shi)的優點(dian)且結構(gou)簡(jian)單、制(zhi)造(zao)(zao)方便(bian)、易于檢修清洗(xi),特別是對腐蝕嚴重、溫差較(jiao)(jiao)大而經常(chang)要更換管(guan)(guan)束的冷(leng)卻(que)器,采(cai)用填料(liao)函(han)式(shi)比浮頭式(shi)和固定管(guan)(guan)板(ban)式(shi)更為優越。
缺(que)點:填料(liao)(liao)處易產生泄(xie)漏;工作壓力(li)和(he)溫度(du)受一定限制,直徑(jing)也不(bu)宜(yi)過(guo)大。由(you)于填料(liao)(liao)密封性所限,不(bu)適用(yong)于殼程流體易揮發、易燃、易爆及有(you)毒(du)的情況。目前所使用(yong)的填料(liao)(liao)函式換熱(re)器直徑(jing)大多在(zai)700mm以下,大直徑(jing)的用(yong)得(de)很少,尤其在(zai)操作壓力(li)及溫度(du)較高的條件下采用(yong)更少。
適用(yong)(yong)范圍:一般適用(yong)(yong)于(yu)2.5MPa以下的工作(zuo)條件且不能用(yong)(yong)于(yu)易(yi)揮發、易(yi)燃(ran)易(yi)爆、有毒(du)及貴重介質(zhi)的工況。使用(yong)(yong)溫度受限于(yu)填料的物性。目前使用(yong)(yong)較(jiao)少。

5. 雙重管式換熱(re)器
雙重管(guan)(guan)式換(huan)(huan)熱(re)器(qi)將一組管(guan)(guan)子(zi)插(cha)(cha)入另(ling)一組相應的(de)(de)管(guan)(guan)子(zi)中而構成的(de)(de)換(huan)(huan)熱(re)器(qi),見(jian)圖7.9。管(guan)(guan)程流體(ti)(B流體(ti))從管(guan)(guan)箱進口管(guan)(guan)流入,通(tong)過(guo)內(nei)插(cha)(cha)管(guan)(guan)到達外套管(guan)(guan)的(de)(de)底(di)部,然后反向(xiang),通(tong)過(guo)內(nei)插(cha)(cha)管(guan)(guan)和外套管(guan)(guan)之間(jian)的(de)(de)環形空(kong)間(jian),最后從管(guan)(guan)箱出(chu)口管(guan)(guan)流出(chu)。其特(te)點是內(nei)插(cha)(cha)管(guan)(guan)與外套管(guan)(guan)之間(jian)沒有約束(shu),可自由伸縮。因(yin)此,它(ta)適用于溫差很大的(de)(de)兩流體(ti)換(huan)(huan)熱(re)。但管(guan)(guan)程流體(ti)的(de)(de)阻力(li)較大,設(she)備(bei)造價(jia)較高。
6. 雙管板(ban)換熱器
雙(shuang)(shuang)管(guan)(guan)(guan)板(ban)(ban)(ban)換(huan)熱器的(de)管(guan)(guan)(guan)子(zi)兩(liang)(liang)端(duan)分別連接(jie)在兩(liang)(liang)塊管(guan)(guan)(guan)板(ban)(ban)(ban)上,見圖7.10。雙(shuang)(shuang)管(guan)(guan)(guan)板(ban)(ban)(ban)換(huan)熱器兩(liang)(liang)塊管(guan)(guan)(guan)板(ban)(ban)(ban)之(zhi)間(jian)留有一定的(de)空(kong)間(jian),并裝設(she)開孔接(jie)管(guan)(guan)(guan)。當管(guan)(guan)(guan)子(zi)與一側管(guan)(guan)(guan)板(ban)(ban)(ban)的(de)連接(jie)處發生泄(xie)漏時,漏入的(de)流體(ti)在此空(kong)間(jian)內(nei)收集起(qi)來(lai),通過接(jie)管(guan)(guan)(guan)引出,因此可保證殼程流體(ti)和(he)管(guan)(guan)(guan)程流體(ti)不(bu)致相互(hu)竄漏和(he)污染。雙(shuang)(shuang)管(guan)(guan)(guan)板(ban)(ban)(ban)換(huan)熱器主(zhu)要(yao)用于嚴格要(yao)求(qiu)參(can)與換(huan)熱的(de)兩(liang)(liang)流體(ti)不(bu)互(hu)相竄漏的(de)場合,但造價比(bi)固定管(guan)(guan)(guan)板(ban)(ban)(ban)式(shi)換(huan)熱器高。


