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渭壳式换热器
点击次数:409 发布时间:2013-03-04

管壳式换热器是典型的换热设备,它在工业上的应用有悠久的历史。目前,这种设备被当作一种传统的标准设备,仍在很多工业部门中被大量使用。尤其在化工、石油和石油化学工业中,管壳式换热器在所有换热设备中仍占据着主导地位。从一些国家生产的总的换热设备中管式换热器所占的比重也可看到这种情况。表2一1列出了日本近五年来管式换热器的总产量及其在整个换热设备中的比例。不难看出,管式换热器所占的平均比重,按台数算为32.9%,按重量算为52.7 %,按产值算则为53-9% [21. 44,6, 49, 94、95]。
一般说来,管壳式换热器易于制造,生产成本较低,选用的材料范围广,换热表面的清洗比较方便,适应性强,处理能力大,高温、高压场合下亦能应用。板式换热器正由于它具有这些特性,尤其是能承受高温、高压,所以它能在近代出现的各种新型、和紧凑换热器的竞相发展中,得以继续存在。无疑,就传热效率、结构的紧凑性以及单位换热面积的金属消耗量等方面而论,它确实无法同各种类型的“板式”换热器相比。但近代的一些化学工艺过程却要求在高温、高压下进行。显然,在这种条件下,从受力的观点看,“管式”构件比“板式”构件有利得多。因此,国外目前在加迅研究和发展各种新型换热器的同时,仍在大zui生产和使用管式换热器。换热设备朝“板式”结构发展的趋势,并不意味着在可见的将来能够完全以“板式”结构取代“管式”结构。预料在今后若干年内,管壳式换热器仍将是化工、炼油和石油化学工厂中重要的换热设备之一。并且是高温、高压和大型换热器的主要形式。
管壳式换热器在长期的使用中,不断得到改进,其结构目前已近于比较完善的地步。 管壳式换热器在结构设计上近几年来虽然没有多大变化,但对“管式表面”的传热机理及强化传热的各种途径进行了许多探讨。‘这些研究工作虽然有些尚处于试验阶段,但有的已开始在某些工业领域获得采用。有些新型结构,是为某些特定条件而研制的,因此不具有广泛意义,也有些新型结构,从传热效串上看很高,但难于制造,缺乏更大的实际价值。
换热器的其它机械设计和总体布置上近来有某些改进,比较成功的改进,大部分反映在美国TEMA标准1968年第五版里。但还有一些改进设计,限于满足某些特定场合或由于制造上的考虑,未获得大量推广。
由于设备大型化的需要,不仅换热器壳体直径在加大,而且管子长度也在随之增加。但与此同时,却有人提出短管子换热器,他们认为采用短管,能够产生持续不断的湍流,使换热面上的流休界面层变簿,甚至可以限止界面层的形成,从而提高传热效率。按照这种理论而设计的EHE型(EHE公司)换热器(见图2一1),据报导达到了很高的传热效率。在同样操作条件下比普通管壳式换热器的传热系数高5一6倍。使用清洁介质时,总传热系数达7320-9760仟卡/米忿·小时·℃。这种换热器结构很紧凑,可以安装在管线上而不需另加支撑。这种换热器据称是用特殊工艺制造的,其内部结构尚不清楚C2, 42]。
为了减少流体在管间的短路,国外有人设计了所谓“无间隙”换热器,即折流板与壳体之间和折流板孔与管子之间“无间除”。这种改进由于避免了液体短路,从而提高了传热效串。但它制造困难,例如对壳休尺寸和几何形状公差要求高,折流板钻孔必须仔细,穿管困难,而且对于浮头式或U形管式结构来说,当其运行后进行清洗时,由于锈蚀或污塞,管束难以拉出。尽管避免折流板孔与管子间存在间隙,从机械结构上讲,由于消除了管子的振动,因而避免了管子的磨损和弯曲;但从传热学的观点看,国外也有人认为这对提高传热效率并无好处。因为该处存在的微小间隙,能使局部传热产生强化C1,7]。这种“无间除”换热器,国外未见大量推广。

 
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