講述管殼式換熱器的構(gòu)造特點

管殼式換熱器由殼體、傳熱管制、管板、折流板（擋板）和管箱等部件組成。殼體多為圓筒形，內(nèi)部裝有管制，管制兩頭固定在管板上。（2）雜質(zhì)：有害雜質(zhì)包括氯離子、硫離子、離子、氨離子等，這些雜質(zhì)在某些情況下會引起嚴重腐蝕（3）溫度：腐蝕是一種化學(xué)反應(yīng)，溫度每提升10℃，腐蝕速度約增加1~3倍，但也有例外。進行換熱的冷熱兩種流體，一種在管內(nèi)活動，稱為管程流體；另一種在管外活動，稱為殼程流體。為進步管外流體的傳熱分系數(shù)，通常在殼體內(nèi)裝置若干擋板。

擋板可進步殼程流體速度，迫使流體按規(guī)則旅程屢次橫向經(jīng)過管制，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擺放。順流時，入口處兩流體的溫差，并沿傳熱表面逐漸減小，至出口處溫差為。等邊三角形擺放較緊湊，管外流體湍動程度高，傳熱分系數(shù)大；正方形擺放則管外清洗便利，適用于易結(jié)垢的流體。流體每經(jīng)過管制一次稱為一個管程。

   每經(jīng)過殼體一次稱為一個殼程。圖示為簡略的單殼程單管程換熱器，簡稱為1-1型換熱器。管殼式換熱器填料函式換熱器填料函式換熱器其結(jié)構(gòu)特點是管板只有一端與殼體固定連接，另一端采用填料函密封。為進步管內(nèi)流體速度，可在兩頭管箱內(nèi)設(shè)置隔板，將悉數(shù)管子均分紅若干組。這樣流體每次只經(jīng)過部分管子，因而在管制中往復(fù)屢次，這稱為多管程。相同，為進步管外流速，也可在殼體內(nèi)裝置縱向擋板，迫使流體屢次經(jīng)過殼體空間，稱為多殼程。多管程與多殼程可合作使用。

換熱器求購信息:列管式換熱器按不同方式的不同分類:

1、固定管板式固定管板式換熱器的兩端管板和殼體制成一體，當(dāng)兩流體的溫度差較大時，在外殼的適當(dāng)位置上焊上一個補償圈，（或膨脹節(jié)）。當(dāng)殼體和管束熱膨脹不同時，補償圈發(fā)生緩慢的彈性變形來補償因溫差應(yīng)力引起的熱膨脹。特點：結(jié)構(gòu)簡單，造價低廉，殼程清洗和檢修困難，殼程必須是潔凈不易結(jié)垢的物料。熱管是由美國發(fā)明的，被用于航天技術(shù)和核反應(yīng)堆，以解決向陽面和背陰面受熱不均勻。2、U形管式 U形管式換熱器每根管子均彎成U形，流體進、出口分別安裝在同一端的兩側(cè)，封頭內(nèi)用隔板分成兩室，每根管子可自由伸縮，來解決熱補償問題。特點：結(jié)構(gòu)簡單，質(zhì)量輕，適用于高溫和高壓的場合。管程清洗困難，管程流體必須是潔凈和不易結(jié)垢的物料。3、浮頭式 換熱器兩端的管板，一端不與殼體相連，該端稱浮頭。管子受熱時，管束連同浮頭可以沿軸向自由伸縮，完全消除了溫差應(yīng)力。特點：結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價高，便于清洗和檢修，完全消除溫差應(yīng)力，應(yīng)用普遍。

對于完成某一任務(wù)的換熱器,往往有多個選擇,如何確定的換熱器,是換熱器優(yōu)化的問題,即采用優(yōu)化方法使設(shè)計的換熱器滿足的目標(biāo)函數(shù)和約束條件。本文主要針對管殼式水冷卻器冷卻水出口溫度的優(yōu)化問題,利用一般優(yōu)化設(shè)計的原理和方法,以操作費用為優(yōu)化目標(biāo),給出相應(yīng)的目標(biāo)函數(shù),并用MATLAB語言編寫了計算程序,后給出了一個計算實例。在換熱器設(shè)計中,目標(biāo)函數(shù)是指包括設(shè)備費用和操作費用在內(nèi)的總費用。本文主要針對管殼式水冷卻器冷卻水出口溫度的優(yōu)化問題,利用一般優(yōu)化設(shè)計的原理和方法,以操作費用為優(yōu)化目標(biāo),給出相應(yīng)的目標(biāo)函數(shù),并用MATLAB語言編寫了計算程序,后給出了一個計算實例。

1目標(biāo)函數(shù)

　　對于以水為冷卻介質(zhì)的管殼式冷卻器,進口水溫一定時,由傳熱學(xué)的基本原理分析可知,冷卻水的出口費用將影響傳熱溫差,從而影響換熱器的傳熱面積和投資費用。熱管一端受熱時管內(nèi)工質(zhì)汽化，從熱源吸收汽化熱，汽化后蒸汽向另一端流動并遇冷凝結(jié)向散熱區(qū)放出潛熱。若冷卻水出口溫度較低,所需的傳熱面積可以較小,即換熱器的投資費用減少;但此時的冷卻水的用量則較大,所需的操作費用增加,所以存在使設(shè)備費用和操作費用之和為的冷卻水出口溫度。

　　設(shè)換熱器的年固定費用FA = KF.CA.A (1)式中FA———換熱器的年固定費用,元;KF———換熱器的年折舊率, 1 /y;CA———換熱器單位傳熱面積的投資費用,元/m2 ;A———換熱器的傳熱面積,m2。但換熱器的選擇主要取決于不同的介質(zhì)和溫度，差異較大的換熱器有利于節(jié)約成本和保護環(huán)境。換熱器的年操作費用FB =Cu?WuHy/1000 (2)式中FB———換熱器的年操作費用,元;Cu———單位質(zhì)量冷卻水費用,元/噸;Wu———換熱器冷卻水用量, kg/h;Hy———換熱器每年運行時間, h。因此換熱器的年總費用即目標(biāo)函數(shù)F = FA FB = KFCAA Cu?WuHy/1000 (3)2A與Wu的數(shù)學(xué)模型———熱平衡方程換熱器的熱負荷為Q =GcPi ( T1 - T2 ) (4)式中Q———換熱器的熱負荷, kJ /h;G———換熱器熱介質(zhì)處理量, kg/h;cpi———熱流體介質(zhì)比熱容, kJ / ( kg?℃) ;T1、T2———熱流體的進出口溫度,℃。

管殼式換熱器結(jié)構(gòu)及制造標(biāo)準(zhǔn)

管殼式換熱器：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)較簡單、操作可靠，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，是目前應(yīng)用廣的類型。D型封頭：特種高壓型，適用于特殊高壓的工況（管箱焊在管板上）N型封頭：帶管板和可拆蓋，管束不可拆，此種封頭經(jīng)濟性，接近管板容易。（設(shè)計制造遵循標(biāo)準(zhǔn)：國外 TEMA   ASME   國內(nèi)  GB151、GB150）

換熱器封頭選取原則

1、管殼側(cè)是否需要清洗；

2、是否需要移動管束；

3、是否需要考慮熱膨脹；

前封頭類型：A、B、C、D、N

后封頭類型：L、M、N、P、S、T、W

后封頭又分為固定式、浮頭式以及U型管，相對于固定式，浮頭式造價更高、需要更大的殼徑、低的換熱效果（由于泄漏流C的存在），優(yōu)點則是一端具有自由度可以處理好熱膨脹問題。