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管殼式換熱器設(shè)計(jì)所需考慮的因素

換熱設(shè)備的類型很多，對每種特定的傳熱工況，通過優(yōu)化選型都會得到一種的設(shè)備型號，如果將這個型號的設(shè)備使用到其他工況，則傳熱的效果可能有很大的改變。因此，針對具體工況選擇換熱器類型，是很重要和復(fù)雜的工作。對管殼式換熱器的設(shè)計(jì)，有以下因素值得考慮。

流速的選擇

流速是換熱器設(shè)計(jì)的重要變量，提高流速則提高傳熱系數(shù)，同時壓力降與功耗也會隨之增加，如果采用泵送流體，應(yīng)考慮將壓力降盡量消耗在換熱器上而不是調(diào)節(jié)閥上，這樣可依靠提高流速來提高傳熱效果。

采用較高的流速有兩個好處：一是提高總傳熱系數(shù)，從而減小換熱面積；二是減少在管子表面生成污垢的可能性。但是也相應(yīng)的增加了阻力和動力的消耗，所以需要進(jìn)行經(jīng)濟(jì)比較才能后確定適宜的流速。

此外在選擇流速上，還必須考慮結(jié)構(gòu)上的要求。為了避免設(shè)備的嚴(yán)重磨損，所算出的流速不應(yīng)超過允許的經(jīng)驗(yàn)流速。

管殼式換熱器類型

浮頭換熱器結(jié)構(gòu)：

兩端管板中只有一端與殼體固定，另一端可相對殼體自由移動，稱為浮頭。浮頭由浮頭管板，鉤圈和浮頭蓋組成，是可拆連接，管束可從殼體中抽出。管束與殼體的熱變形互不約束，不會產(chǎn)生熱應(yīng)力。

優(yōu)點(diǎn)：可抽式管束，當(dāng)換熱管為正方形或轉(zhuǎn)角正方形排列時，管束可抽出進(jìn)行機(jī)械清洗，適用于易結(jié)垢及堵塞的工況。一端可自由浮動，無需考慮溫差應(yīng)力，可用于大溫差場合。

缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價高，設(shè)備笨重，材料消耗大。浮頭端結(jié)構(gòu)復(fù)雜影響排管數(shù)。浮頭密封面在操作時，易產(chǎn)生內(nèi)漏。

適用范圍：適用于殼體和管束之間壁溫差較大或殼程介質(zhì)易結(jié)垢的場合。浮頭換熱器在煉油行業(yè)或乙烯行業(yè)中應(yīng)用較多，由于內(nèi)浮頭結(jié)構(gòu)限制了使用壓力和溫度一般情況Pmax≤6.4MPa,Tmax≤400℃。

管殼式換熱器

焊接連接具有生產(chǎn)簡單、、連接可靠的優(yōu)點(diǎn)。通過焊接，使管子對管板有較好的增將作用；并且還有可降低管孔加工要求，節(jié)約加工工時，檢修方便等優(yōu)點(diǎn)，故應(yīng)優(yōu)先采用。

此外，當(dāng)介質(zhì)毒性很大，介質(zhì)和大氣混合 易發(fā)生介質(zhì)有性或管內(nèi)外物料混合會產(chǎn)生不良影響時，為確保接頭密封，也常采用焊接法。焊接法雖然優(yōu)點(diǎn)甚多，因?yàn)樗⒉荒芡耆苊狻翱p隙腐蝕”和焊 接節(jié)點(diǎn)的應(yīng)力腐蝕，而且薄管壁和厚管板之間也很難得到可靠的焊縫。

焊接法雖然較脹接可以乃更高的溫度，但是在高溫循環(huán)應(yīng)力的作用下，焊口極易發(fā)生疲勞裂 紋，列管與管孔存在間隙，當(dāng)受到腐蝕介質(zhì)的侵蝕時，以會加速接頭的損壞。

因此，就產(chǎn)生了焊接和脹接同時使用的方法。這樣不但能提高接頭的性能，同時 可以降低縫隙腐蝕傾向，因而其使用壽命比單用焊接時長的多。在什么場合下適宜施行焊、脹接并用的方法，目前尚無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。

通常在溫度不太高而壓力很高或介 質(zhì)極易滲漏時，采用強(qiáng)度脹加密封焊（密封焊是指單純防止?jié)B漏而施行的焊接，并不保證強(qiáng)度）。當(dāng)在壓力和溫度都很高的情況下，則采用強(qiáng)度焊加貼脹，（強(qiáng)度焊 是即使焊縫有嚴(yán)密性，又能保證接頭具有較大的拉脫力，通常是指焊縫強(qiáng)度等于管子軸向負(fù)荷下的強(qiáng)度時的焊接）。