換熱器機組常出現的問題以及應對的處理方法
發布日期：2020-8-22 16:48:04
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換熱器機組常出現的問題以及應對的處理方法，有些常見的問題有可能常常會被忽略。板式換熱器機組運行中最常見也是最容易被忽略的問題，并對處理方法進行了總結，對板式換熱器機組的設計者和使用者具有一定的借鑒意義。
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。這種換熱器結構較簡單，操作可靠，可用各種結構材料（主要是金屬材料）制造，能在高溫、高壓下使用，是目前應用最廣的類型。 結構 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，內部裝有管束，管束兩端固定在管板上。進行換熱的冷熱兩種流體，一種在管內流動，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，通常在殼體內安裝若干擋板。擋板可提高殼程流體速度，迫使流體按規定路程多次橫向通過管束，增強流體湍流程度。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，傳熱分系數大；正方形排列則管外清洗方便，適用于易結垢的流體。 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。最簡單的單殼程單管程換熱器，簡稱為1-1型換熱器。為提高管內流體速度，可在兩端管箱內設置隔板，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用。 類型 由于管內外流體的溫度不同，因之換熱器的殼體與管束的溫度也不同。如果兩溫度相差很大，換熱器內將產生很大熱應力，導致管子彎曲、斷裂，或從管板上拉脫。因此，當管束與殼體溫度差超過50℃時，需采取適當補償措施，以消除或減少熱應力。
換熱器機組的應對的處理方法，根據所采用的補償措施，管殼式換熱器可分為以下幾種主要類型：
① 固定管板式換熱器機組 管束兩端的管板與殼體聯成一體，結構簡單，但只適用于冷熱流體溫度差不大，且殼程不需機械清洗時的換熱操作。當溫度差稍大而殼程壓力又不太高時，可在殼體上安裝有彈性的補償圈，以減小熱應力。
② 浮頭式換熱器 管束一端的管板可自由浮動，完全消除了熱應力；且整個管束可從殼體中抽出，便于機械清洗和檢修。浮頭式換熱器的應用較廣，但結構比較復雜，造價較高。
③ U型管換熱器 每根換熱管皆彎成U形，兩端分別固定在同一管板上下兩區，借助于管箱內的隔板分成進出口兩室。此種換熱器完全消除了熱應力，結構比浮頭式簡單，但管程不易清洗。
非金屬材料換熱器 化工生產中強腐蝕性流體的換熱，需采用陶瓷、玻璃、聚四氟乙烯、石墨等非金屬材料制作管殼式換熱器。這類換熱器的換熱性能較差，只用于壓力低、振動小、溫度較低的場合。
流道的選擇 進行換熱的冷熱兩流體，按以下原則選擇流道：①不潔凈和易結垢流體宜走管程，因管內清洗較方便；②腐蝕性流體宜走管程，以免管束與殼體同時受腐蝕；③壓力高的流體宜走管程，以免殼體承受壓力。
④飽和蒸汽宜走殼程，因蒸汽冷凝傳熱分系數與流速無關，且冷凝液容易排出；
⑤若兩流體溫度差較大，選用固定管板式換熱器機組時，宜使傳熱分系數大的流體走殼程，以減小熱應力。 操作強化板式換熱器機組當管壁兩側傳熱分系數相差很大時（如粘度小的液體與氣體間的換熱），應設法減小傳熱分系數低的一側的熱阻。如果管外傳熱分系數小，可采用外螺紋管（低翅片管），以增大管外一側的傳熱面積和流體湍動，減小熱阻。如果管內傳熱分系數小，可在管內設置麻花鐵，螺旋圈等添加物，以增強管內擾動，強化換熱，當然這時流體的流動阻力也將增大。
