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管殼式/浮頭式換熱器結(jié)構(gòu)詳解2

表2 換熱管的小彎曲半徑

換熱管外徑

10

14

19

25

32

38

45

57

R   min

20

30

40

50

65

76

90

115

當(dāng)U 形管內(nèi)流速過(guò)高或有腐蝕時(shí),應(yīng)適當(dāng)加厚彎管半徑較小的U 形管的壁厚。




換熱管的排列形式




換熱管標(biāo)準(zhǔn)的排列形式見(jiàn)圖




a) 三角形排列

三角形排列(包括正三角形排列和轉(zhuǎn)角三角形排列)是為普遍的排列形式,特別是用在殼程介質(zhì)較清潔,換熱管外不需要清洗的固定管板換熱器中。


b) 正方形排列

正方形排列一般多用于需對(duì)換熱管外進(jìn)行清洗的浮頭換熱器和U 形管換熱器中。


c) 正三角形排列和轉(zhuǎn)角正方形排列(見(jiàn)圖a、d),在傳熱上稱為錯(cuò)列,介質(zhì)流動(dòng)時(shí)可形成湍流,對(duì)傳熱有利。而轉(zhuǎn)角三角形和正方形排列(見(jiàn)圖b、c)在傳熱上稱為直列,介質(zhì)流動(dòng)時(shí)有一部分是層流,對(duì)傳熱有不利影響。


因此,對(duì)于無(wú)相變的換熱器,因其傳熱與介質(zhì)流動(dòng)狀態(tài)關(guān)系較大。故宜采用正三角形或轉(zhuǎn)角正方形排列。對(duì)于有相變的冷凝器,因?yàn)閭鳠崤c介質(zhì)的流動(dòng)關(guān)系較小,僅與管壁凝液流動(dòng)方向的關(guān)系較大,一般可采用轉(zhuǎn)角三角形和正方形排列。






殼程結(jié)構(gòu)






常見(jiàn)的典型的殼程元件組成見(jiàn)表3


表3 常見(jiàn)的典型的殼程元件組成




折流板




折流板的作用

a)增加殼程管間的介質(zhì)流速,提高傳熱效果。

b)對(duì)換熱管起支承作用。

c)調(diào)整折流板間距,對(duì)避免管束誘發(fā)振動(dòng)有一定的作用。


折流板的形狀

常用的折流板和支持板的形狀有弓形和圓盤(pán)-圓環(huán)形兩種。此外根據(jù)需要還有其它形式的折流板和支持板,如矩形孔圓板和矩形擋板等,見(jiàn)圖所示:







a) 單弓形折流板(圖 a):是常采用的一種形式,其形式簡(jiǎn)單,但壓降較大。

1) 上下排列(水平切口)即指物料進(jìn)口與弓形缺口是成垂直設(shè)置的,以造成介質(zhì)的劇烈擾動(dòng)來(lái)增大傳熱系數(shù)。

2) 左右排列(豎直缺口)是指物料進(jìn)口與弓形缺口是成平行設(shè)置的。多用于臥式冷凝器或蒸發(fā)器,便于冷凝液和氣體的流動(dòng)。

3) 轉(zhuǎn)角排列,一般用于換熱管正方形排列,可使流體形成湍流,以提高傳熱效率。


b) 雙弓形(圖b)和三弓形折流板(圖c):適用于殼程流量較大的物流,或殼程流體為密度低的低壓時(shí),此時(shí)壓降會(huì)有大的下降,而傳熱系數(shù)的下降要小得多;同時(shí)這種形式還有利于防止介質(zhì)流動(dòng)過(guò)程中誘發(fā)的振動(dòng)。


c)圓盤(pán)—圓環(huán)形折流板(圖d):由圓盤(pán)和圓環(huán)交錯(cuò)排列,介質(zhì)流動(dòng)特征是與軸心對(duì)稱。


d)矩形折流板(圖e):矩形折流板可橫放,也可豎放,而橫放一般用于殼程介質(zhì)為氣相時(shí),豎放用于殼程介質(zhì)為液相或有冷凝液的場(chǎng)合。這兩種形式通常在大直徑和大流量情況下采用。




拉桿和定距管




折流板、支持板的固定一般采用拉桿或拉桿和定距管與管板固定。常用的固定結(jié)構(gòu)有兩種,即拉桿定距管結(jié)構(gòu)和點(diǎn)焊結(jié)構(gòu),見(jiàn)圖所示:




a) 拉桿定距管結(jié)構(gòu),用于換熱管外徑大于或等于 19mm 的管束。

b) 拉桿與折流板點(diǎn)焊結(jié)構(gòu),用于換熱管外徑小于或等于 14mm 的管束。




1

拉桿的尺寸




拉桿的連接尺寸按圖所示和表4確定。



表4 拉桿尺寸




2

拉桿的布置


拉桿應(yīng)盡量均勻布置在管束的外邊緣。對(duì)于大直徑的換熱器,在布管區(qū)內(nèi)或靠近折流板缺口處應(yīng)布置適當(dāng)數(shù)量的拉桿。






雙殼程結(jié)構(gòu)




在殼程內(nèi)安裝一平行于換熱管軸線的矩形平板,即縱向隔板,將殼程一分為二,即雙殼程,見(jiàn)圖所示。這種結(jié)構(gòu)可以提高殼程物料流速,改善傳熱效果,即提高傳熱系數(shù),從經(jīng)濟(jì)角度,一臺(tái)雙殼程換熱器比兩臺(tái)單管程換熱器便宜。





浮頭式換熱器的詳細(xì)結(jié)構(gòu)



浮頭端蓋的密封問(wèn)題是浮頭部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要考慮因素。影響浮頭端蓋密封的重要組件有鉤圈、浮頭蓋等。



浮頭式換熱器結(jié)構(gòu)示意圖




鉤圈式浮頭的結(jié)構(gòu)




浮頭式換熱器浮頭端結(jié)構(gòu)由圓筒、外頭蓋側(cè)法蘭、浮頭管板、鉤圈、浮頭蓋、外頭蓋及絲孔、鋼圈等組成鉤圈式浮頭的詳細(xì)結(jié)構(gòu)見(jiàn)下圖所示。


鉤圈式浮頭的詳細(xì)結(jié)構(gòu)




鉤 圈




鉤圈對(duì)浮頭端的密封、防止介質(zhì)間的串漏起著重要的作用。鉤圈一般都是對(duì)開(kāi)式結(jié)構(gòu),要求密封可靠,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、便于制造和拆裝方便。


GB151 給出了兩種型式的鉤圈,即A 型鉤圈和B 型鉤圈。見(jiàn)下圖。




A 型鉤圈特點(diǎn)


A 型鉤圈的底部距浮動(dòng)管板較遠(yuǎn),使得浮頭端殼程介質(zhì)的死角增大,減少管束的有效傳熱面積。且A 型鉤圈的厚度比B 型鉤圈厚,上緊雙頭螺柱也比B 型長(zhǎng),穩(wěn)定性差。


B 型鉤圈的特點(diǎn)


B 型鉤圈為國(guó)外引進(jìn)型式,其特點(diǎn)是浮頭管板和鉤圈的斜槽采用不同傾角,在上緊雙頭螺柱時(shí)間隙將消失而使管板對(duì)鉤圈起到支撐并控制鉤圈轉(zhuǎn)角的作用,即了螺栓的彎曲變形在允許范圍內(nèi),又了有效密封的作用。




B 型鉤圈和浮動(dòng)管板的結(jié)構(gòu)及尺寸




B 型鉤圈和浮動(dòng)管板的結(jié)構(gòu)


B 型鉤圈與浮動(dòng)管板的結(jié)構(gòu)如圖所示。


B型鉤圈


浮動(dòng)管板


推薦的B 型鉤圈和浮動(dòng)管板的尺寸


型鉤圈的推薦尺寸與之相配合的浮動(dòng)管板的尺寸,供設(shè)計(jì)參考,詳見(jiàn)表1和上圖。


表1 B 型鉤圈和浮動(dòng)管板的推薦尺寸(mm) 




浮頭蓋




浮頭蓋是浮頭式換熱器浮頭端的重要組成部分,浮頭蓋的結(jié)構(gòu)如下圖所示。



浮頭蓋的結(jié)構(gòu)


多管程的浮頭蓋,其小內(nèi)側(cè)深度應(yīng)使相鄰管程之間的橫跨流通面積至少等于每程換熱管流通面積的1.3 倍。


單管程的浮頭蓋,其接管中心處小內(nèi)側(cè)深度為接管內(nèi)徑的三分之一。


浮頭蓋中分程隔板的小厚度如下表2所示。


表2 分程隔板的小厚度

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