管殼式換熱器(shell and tube heat exchanger)又稱列管式換熱器。是以封閉在殼體中管束的壁面作為傳熱面的間壁式換熱器。這種換熱器結(jié)構(gòu)簡單、造價低、流通截面較寬、易于清洗水垢;但傳熱系數(shù)低、占地面積大。可用各種結(jié)構(gòu)材料(主要是金屬材料)制造,能在高溫、高壓下使用,是應(yīng)用最廣的類型。
管殼式換熱器由殼體、傳熱管束、管板、折流板(擋板)和管箱等部件組成。殼體多為圓筒形,內(nèi)部裝有管束,管束兩端固定在管板上。進(jìn)行換熱的冷熱兩種流體,一種在管內(nèi)流動,稱為管程流體;另一種在管外流動,稱為殼程流體。為提高管外流體的傳熱分系數(shù),通常在殼體內(nèi)安裝若干擋板。擋板可提高殼程流體速度,迫使流體按規(guī)定路程多次橫向通過管束,增強(qiáng)流體湍流程度。換熱管在管板上可按等邊三角形或正方形排列。等邊三角形排列較緊湊,管外流體湍動程度高,傳熱分系數(shù)大;正方形排列則管外清洗方便,適用于易結(jié)垢的流體。
管殼式換熱器的主要控制參數(shù)為加熱面積、熱水流量、換熱量、熱媒參數(shù)等。
流體每通過管束一次稱為一個管程;每通過殼體一次稱為一個殼程。圖示為最簡單的單殼程單管程換熱器,簡稱為1-1型換熱器。為提高管內(nèi)流體速度,可在兩端管箱內(nèi)設(shè)置隔板,將全部管子均分成若干組。這樣流體每次只通過部分管子,因而在管束中往返多次,這稱為多管程。同樣,為提高管外流速,也可在殼體內(nèi)安裝縱向擋板,迫使流體多次通過殼體空間,稱為多殼程。多管程與多殼程可配合應(yīng)用。
對比項(xiàng)目 | 浮動盤管換熱器 | 螺紋管換熱器 | 渦流熱膜換熱器 |
適用介質(zhì)種類 | 蒸汽、水 | 蒸汽、水 | 弱腐蝕性化工原料、蒸汽、水 |
介質(zhì)的參數(shù)范圍 | 溫度:0-150度 壓力:0-1.0MPa | 溫度:0-150度 壓力:0-1.6MPa | 溫度:-40-400度 壓力:0-10.0MPa |
熱效率 | 熱效率=92% | 熱效率=93% | 熱效率=96% |
防垢性能 | 自動除垢 | 人工除垢 | 具有防垢功能 |
耐震、噪音 | 振動較大,噪音大 | 振動較小,噪音小 | 振動微弱,噪音小 |
使用壽命 | 7年左右 | 10年左右 | 20年左右 |
維修 | 停機(jī)維修,更換管束 | 停機(jī)維修,拔管再脹管 | 無需維修 |
13.當(dāng)殼程流體為油液時,適用于粘度低和較清潔的油液換熱。
管殼式換熱器在制作時,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。使用時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、微生物都會構(gòu)成對管板和焊縫的腐蝕,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,都會有各種離子和溶解的氧氣,其中氯離子和氧的濃度變化,對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,還會產(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),就會受到化學(xué)介質(zhì)的腐蝕。另外,換熱器管板還會與換熱管之間產(chǎn)生一定的雙金屬腐蝕。
綜上所述,影響管殼式換熱器腐蝕的主要因素有: