管殼式換熱器傳熱機(jī)理

一般來說，管殼式換熱器制造容易，生產(chǎn)成本低，選材范圍廣，清洗方便，適應(yīng)性強(qiáng)，處理量大，工作可靠，且能適應(yīng)高溫高壓。另一個(gè)對(duì)換熱器熱力性能有較大影響的基本元件是折流板（或折流桿）。雖然它在結(jié)構(gòu)緊湊性、傳熱輕度和單位金屬消耗量方面無法與板式和板翅式換熱器相比，但它由于具有前述的一些優(yōu)點(diǎn)，因而在化工、石油能源等行業(yè)的應(yīng)用中仍處于主導(dǎo)地位。

管殼式換熱器是把管子與管板連接，再用殼體固定。它的型式大致分為固定管板式、釜式浮頭式、U型管式、滑動(dòng)管板式、填料函式及套管式等幾種，前面我們簡要介紹過。

根據(jù)介質(zhì)的種類、壓力、溫度、污垢和其他條件，管板與殼體的連接的各種結(jié)構(gòu)型式特點(diǎn)，傳熱管的形狀和傳熱條件，造價(jià)，維修檢查方便等情況來選擇設(shè)計(jì)制造各種管殼式換熱器。

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(duì)每種特定的傳熱工況，通過優(yōu)化選型都會(huì)得到一種的設(shè)備型號(hào)，如果將這個(gè)型號(hào)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。山東昊鑠智控科技有限公司固定管板換熱器的結(jié)構(gòu)根據(jù)管板的使用功能（用途），管板分為：a)固定管板換熱器的固定管板。因此，針對(duì)具體工況選擇換熱器類型，是很重要和復(fù)雜的工作。對(duì)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(shí)壓力降與功耗也會(huì)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(gè)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(dòng)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。

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固定管板換熱器的結(jié)構(gòu)

根據(jù)管板的使用功能（用途），管板分為：

a) 固定管板換熱器的固定管板；

b) 浮頭換熱器的固定管板和浮動(dòng)式管板；

c) U 形管式換熱器的固定管板；

d) 板換熱器的板；

e) 薄管板。

波形膨脹節(jié)

在固定管板換熱器中，為避免殼體和換熱管拉伸破壞，換熱管失穩(wěn)，換熱管從管板上拉脫，因此，必須在殼體中間設(shè)一撓性補(bǔ)償元件——膨脹節(jié)，以降低殼體與換熱管的軸向載荷，且可降低熱膨脹差所引起的管板應(yīng)力，從而適當(dāng)?shù)販p薄管板厚度。

管殼式換熱器的材料一般以碳鋼、不銹鋼和銅為主，其中碳鋼材質(zhì)的管板在作為冷卻器使用時(shí)，其管板與列管的焊縫經(jīng)常出現(xiàn)腐蝕泄漏，泄漏物進(jìn)入冷卻水系統(tǒng)污染環(huán)境又造成物料浪費(fèi)。管殼式換熱器在制作時(shí)，管板與列管的焊接一般采用手工電弧焊，焊縫形狀存在不同程度的缺陷，如凹陷、氣孔、夾渣等，焊縫應(yīng)力的分布也不均勻。缺點(diǎn)：管束與殼體的壁溫或材料的線脹系數(shù)相差較大時(shí)，殼體和管束中將產(chǎn)生較大熱應(yīng)力，為此應(yīng)需要設(shè)置柔性元件（如膨脹節(jié)）。使用時(shí)管板部分一般與工業(yè)冷卻水接觸，而工業(yè)冷卻水中的雜質(zhì)、鹽類、氣體、微生物都會(huì)構(gòu)成對(duì)管板和焊縫的腐蝕，這就是我們常說的電化學(xué)腐蝕。研究表明，工業(yè)水無論是淡水還是海水，都會(huì)有各種離子和溶解的氧氣，其中氯離子和氧的濃度變化，對(duì)金屬的腐蝕形狀起重要作用。另外，金屬結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度也會(huì)影響腐蝕形態(tài)。因此，管板與列管焊縫的腐蝕以孔蝕和縫隙腐蝕為主。從外觀看，管板表面會(huì)有許多腐蝕產(chǎn)物和積沉物，分布著大小不等的凹坑。以海水為介質(zhì)時(shí)，還會(huì)產(chǎn)生電偶腐蝕。化學(xué)腐蝕就是介質(zhì)的腐蝕，換熱器管板接觸各種各樣的化學(xué)介質(zhì)，就會(huì)受到化學(xué)介質(zhì)的腐蝕。另外，換熱器管板還會(huì)與換熱管之間產(chǎn)生一定的雙金屬腐蝕。