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換熱器,是將熱流體的部分熱量傳遞給冷流體的設(shè)備,使流體溫度達(dá)到工藝流程規(guī)定的指標(biāo)的熱量交換設(shè)備,又稱熱交換器。換熱器種類很多,但根據(jù)冷、熱流體熱量交換的原理和方式基本上可分三大類即:間壁式、混合式和蓄熱式。[1]在三類換熱器中,間壁式換熱器應(yīng)用較多。換熱器是化工、石油、動(dòng)力、食品及其它許多工業(yè)部門的通用設(shè)備,在生產(chǎn)中占有重要地位。在化工生產(chǎn)中換熱器可作為加熱器、冷卻器、冷凝器、蒸發(fā)器和再沸器等,應(yīng)用更加廣泛。
加熱(heating)是指熱源將熱能傳給較冷物體而使其變熱的過(guò)程。根據(jù)熱能的獲得,可分為直接的和間接的兩類。直接熱源加熱是將熱能直接加于物料,如煙道氣加熱、電流加熱和太陽(yáng)輻射能加熱等。間接熱源加熱是將上述直接熱源的熱能加于一中間載熱體,然后由中間載熱體將熱能再傳給物料,如蒸汽加熱、熱水加熱、礦物油加熱等。
斜翅片管換熱器,包括換熱器殼體、管板和若干條斜翅片管,管板側(cè)分別設(shè)有管內(nèi)介質(zhì)進(jìn)、出口,換熱器殼體的兩相對(duì)側(cè)分別設(shè)有管外介質(zhì)進(jìn)、出口,斜翅片管自管外介質(zhì)進(jìn)口向管外介質(zhì)出口傾斜設(shè)置和/或自管外介質(zhì)出口向管外介質(zhì)進(jìn)口傾斜設(shè)置,管外介質(zhì)的流動(dòng)方向與管內(nèi)介質(zhì)的流動(dòng)方向傾斜相交;或者斜翅片管設(shè)為彎折翅片管結(jié)構(gòu),管外介質(zhì)的流動(dòng)方向與管內(nèi)介質(zhì)的流動(dòng)方向部分傾斜相交、部分垂直相交;或者管外介質(zhì)的流動(dòng)方向與水平面之間以及管內(nèi)介質(zhì)的流動(dòng)方向與豎直面之間均設(shè)有傾斜角。與現(xiàn)有技術(shù)相比,本申請(qǐng)使用后,換熱及防垢效果好,可減少或避免換熱器停機(jī)吹掃翅片灰燼的操作維護(hù),同時(shí)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、能夠延長(zhǎng)翅片管使用壽命。
翅片管的結(jié)構(gòu)
有縱向和徑向兩類翅片,其他類型都是這兩類的變形,例如大螺旋角翅片管、螺紋管等,前者接近縱向,后者接近橫向。肋片可在管內(nèi)、管外或者內(nèi)外兼有。肋片管按制造方法不同可分為整體翅片、焊接翅片和機(jī)械連接翅片。
整體翅片由鑄造、機(jī)械加工或軋制而成,肋片與管子一體,無(wú)接觸熱阻,強(qiáng)度高,耐熱震和機(jī)械震動(dòng),因而傳熱、機(jī)械和熱膨脹等性能較好,但制造成本提高,對(duì)低翅片比較適用;焊接翅片用釬焊或弧焊等工藝制造,現(xiàn)在焊接技術(shù)可適不同材料的翅片與母體管連接在一起并將其扭彎成各種形狀。焊接翅片管由于制造簡(jiǎn)易、經(jīng)濟(jì)且具有較好的傳熱性能和機(jī)械性能,已在工業(yè)上廣為應(yīng)用。
焊接肋片主要問(wèn)題是焊接工藝質(zhì)量、焊縫中殘?jiān)?*傳熱甚至引起斷裂,高頻焊常被采用,**較好;機(jī)械連接翅片管通常繞片式、鑲嵌式、熱套或脹接式三種類型。機(jī)械連接翅片管的優(yōu)點(diǎn)是經(jīng)濟(jì)、肋片和管子材料可任意組合,翅化比可大到30,其缺點(diǎn)是接觸熱阻可能因膨脹不均勻引起松動(dòng)而加大,故繞片式的工作溫度多不超過(guò)200-250℃,鑲嵌式耐熱性能較好,常用于250-350℃的場(chǎng)合,但是制造費(fèi)高,強(qiáng)度較低。
翅片管的材料范圍很廣,有碳鋼、不銹鋼、鋁及鋁合金、錫及銅合金、鈦、蒙乃爾合金等,有時(shí)還采用雙金屬翅片以節(jié)約貴重金屬,同時(shí)又能適應(yīng)耐腐蝕性等工藝要求。
翅片管換熱器中管束兩端沒(méi)有翅片且外徑較大,故與光管一樣可與管板焊接或脹接,必要時(shí)也可裝設(shè)折流板,裝折流板處應(yīng)制成沒(méi)有翅片的平直段。由于翅片管應(yīng)用廣、材料和制造多發(fā)多樣,工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家都已標(biāo)準(zhǔn)化、系列化,并有專門的研究機(jī)構(gòu)和制造廠。
翅片管束的定義翅片管束的組成:
(1)翅片管(多支):是傳熱的基本元件;
(2)管箱(集箱)或管板:連接翅片管兩端的箱體,彎管或鋼板。當(dāng)翅片管與箱體或管板連接以后,翅片管之間的間距也就固定了,同時(shí),管箱使管內(nèi)的流體形成了連續(xù)的流道。
(3)構(gòu)架:使整個(gè)翅片管束得以支撐和固定。 管束是空冷器中主要部分,它由翅片管、管箱和框架組成,是一個(gè)獨(dú)立的結(jié)構(gòu)整體
它的基本參數(shù)有管束型式(指水平式、斜頂式等),工作壓力和溫度,翅片管型式和規(guī)格,管箱型式、管束長(zhǎng)度和寬度、管排數(shù)、管程數(shù)等。型號(hào)表示法如下例所示: 空冷器組成
空冷器型號(hào)表示法: 參照J(rèn)B/T4740-1997 管束型式與代號(hào) 即:P--水平式管束,長(zhǎng)、寬各名義尺寸分別為9 m和3
m,4管排,翅片表面積和光管表面分別為3020 m和129 m。,壓力等級(jí)為16×105Pa,R---繞片式翅片管,Ⅱ--2管程,a---法蘭密封面為平面型。
型式 長(zhǎng)度×寬度一管排數(shù) 換熱面積 工作壓力 翅片管型式 管程數(shù) 法蘭型式 標(biāo)注示例:
a.鼓風(fēng)式水平管束:長(zhǎng)9m、寬2m;6排管;基管換熱面積140m2;設(shè)計(jì)壓力