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                      管殼式/浮頭式換熱器結構詳解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U 形管內流速過高或有腐蝕時,應適當加厚彎管半徑較小的U 形管的壁厚。




                      換熱管的排列形式




                      換熱管標準的排列形式見圖




                      a) 三角形排列

                      三角形排列(包括正三角形排列和轉角三角形排列)是為普遍的排列形式,特別是用在殼程介質較清潔,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換熱管外進行清洗的浮頭換熱器和U 形管換熱器中。


                      c) 正三角形排列和轉角正方形排列(見圖a、d),在傳熱上稱為錯列,介質流動時可形成湍流,對傳熱有利。而轉角三角形和正方形排列(見圖b、c)在傳熱上稱為直列,介質流動時有一部分是層流,對傳熱有不利影響。


                      因此,對于無相變的換熱器,因其傳熱與介質流動狀態關系較大。故宜采用正三角形或轉角正方形排列。對于有相變的冷凝器,因為傳熱與介質的流動關系較小,僅與管壁凝液流動方向的關系較大,一般可采用轉角三角形和正方形排列。






                      殼程結構






                      常見的典型的殼程元件組成見表3


                      表3 常見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流速,提高傳熱效果。

                      b)對換熱管起支承作用。

                      c)調整折流板間距,對避免管束誘發振動有一定的作用。


                      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-圓環形兩種。此外根據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,其形式簡單,但壓降較大。

                      1) 上下排列(水平切口)即指物料進口與弓形缺口是成垂直設置的,以造成介質的劇烈擾動來增大傳熱系數。

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

                      3) 轉角排列,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,此時壓降會有大的下降,而傳熱系數的下降要小得多;同時這種形式還有利于防止介質流動過程中誘發的振動。


                      c)圓盤—圓環形折流板(圖d):由圓盤和圓環交錯排列,介質流動特征是與軸心對稱。


                      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為氣相時,豎放用于殼程介質為液相或有冷凝液的場合。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。常用的固定結構有兩種,即拉桿定距管結構和點焊結構,見圖所示:




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

                      b) 拉桿與折流板點焊結構,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


                      拉桿應盡量均勻布置在管束的外邊緣。對于大直徑的換熱器,在布管區內或靠近折流板缺口處應布置適當數量的拉桿。






                      雙殼程結構




                      在殼程內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,見圖所示。這種結構可以提高殼程物料流速,改善傳熱效果,即提高傳熱系數,從經濟角度,一臺雙殼程換熱器比兩臺單管程換熱器便宜。





                      浮頭式換熱器的詳細結構



                      浮頭端蓋的密封問題是浮頭部分結構設計的重要考慮因素。影響浮頭端蓋密封的重要組件有鉤圈、浮頭蓋等。



                      浮頭式換熱器結構示意圖




                      鉤圈式浮頭的結構




                      浮頭式換熱器浮頭端結構由圓筒、外頭蓋側法蘭、浮頭管板、鉤圈、浮頭蓋、外頭蓋及絲孔、鋼圈等組成。鉤圈式浮頭的詳細結構見下圖所示。


                      鉤圈式浮頭的詳細結構




                      鉤 圈




                      鉤圈對浮頭端的密封、防止介質間的串漏起著重要的作用。鉤圈一般都是對開式結構,要求密封可靠,結構簡單、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。見下圖。




                      A 型鉤圈特點


                      A 型鉤圈的底部距浮動管板較遠,使得浮頭端殼程介質的死角增大,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,穩定性差。


                      B 型鉤圈的特點


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




                      B 型鉤圈和浮動管板的結構及尺寸




                      B 型鉤圈和浮動管板的結構


                      B 型鉤圈與浮動管板的結構如圖所示。


                      B型鉤圈


                      浮動管板


                      推薦的B 型鉤圈和浮動管板的尺寸


                      型鉤圈的推薦尺寸與之相配合的浮動管板的尺寸,供設計參考,詳見表1和上圖。


                      表1 B 型鉤圈和浮動管板的推薦尺寸(mm) 




                      浮頭蓋




                      浮頭蓋是浮頭式換熱器浮頭端的重要組成部分,浮頭蓋的結構如下圖所示。



                      浮頭蓋的結構


                      多管程的浮頭蓋,其小內側深度應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,其接管中心處小內側深度為接管內徑的三分之一。


                      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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