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管殼式換熱器由于管內(nèi)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(nèi)將產(chǎn)生很大熱應(yīng)力,導(dǎo)致管子彎曲、斷裂,或從管板上拉脫。因此,當(dāng)管束與殼體溫度差超過50℃時,需采取適當(dāng)補償措施,以消除或減少熱應(yīng)力。根據(jù)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固定管板式換熱器管束兩端的管板與殼體聯(lián)成一體,結(jié)構(gòu)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(dāng)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(yīng)力。在碳化硅換熱器內(nèi)進(jìn)行換熱的兩種流體,一種在管內(nèi)流動,其行程稱為管程。
?、诟☆^式換熱器管束一端的管板可自由浮動,完全消除了熱應(yīng)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(yīng)用較廣,但結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,造價較高。
(1)傳熱系數(shù)高 板式換熱器由于不同的波紋板相互倒置,構(gòu)成復(fù)雜流道,使流體在波紋板間流道內(nèi)呈旋轉(zhuǎn)三維流動,能在較低的雷諾效(~般Re=50~200)下產(chǎn)生紊流,所以傳熱系數(shù)高,一般認(rèn)為是殼管式的3~5倍。 (2)對數(shù)平均溫差大,末端溫差小 在殼管式換熱器中,兩種流體分別在殼程和管程內(nèi)流動,總體上是錯流流動,對數(shù)平均溫差修正系數(shù)小而板式換熱器多是并流或逆流流動方式,其修正系數(shù)通常在0.95左右。 此外,冷、熱液體在板式換熱器內(nèi)的流動平行于換熱面.無旁流,因此使得板式換熱器的末端溫差小,對水一水換熱可低于1℃,而殼管式換熱器一般為5℃。一旦氣體急速冷卻時,管頭部分壁溫比較高,冷卻水就會在管頭縫隙內(nèi)劇烈蒸發(fā),時間長了就會造成列管變薄產(chǎn)生泄漏。
影響換熱器結(jié)垢的因素有很多,如流體速度、流體流動狀態(tài)、流體組分的組成和含量以及換熱器的結(jié)構(gòu)等都對污垢的形成有一定的影響,從應(yīng)用角度考慮,我們只有找出主要因素才能使結(jié)垢問題得到有效解決。對于某1流體而言,影響換熱器結(jié)垢的主要因素有以下幾個方面: (1)流體的流動速度:在換熱器中,流速對污垢的影響應(yīng)該同時考慮其對污垢沉積和污垢剝蝕的影響,對于各類污垢,由于流速增大引起剝蝕率的增大較污垢沉積的速率更為顯著,所以污垢增長率隨著流速的增大而減小。但是在換熱器的實際運行中,流速的增加將增大能耗,所以,流速也不是越高越好,應(yīng)就能耗和污垢兩個方面來綜合考慮。 (2)傳熱壁面的溫度:溫度對于化學(xué)反應(yīng)結(jié)垢和鹽類析晶結(jié)垢有著重要的作用,流體溫度的增加一般會導(dǎo)致化學(xué)反應(yīng)速度和結(jié)晶速度的增大,從而對污垢的沉積量產(chǎn)生影響,導(dǎo)致污垢增長率升高。碳化硅換熱器的選型工作直接決定了以后使用的效果,在選擇一款合適的換熱器前,zui好在一定條件下對換熱器進(jìn)行試驗,綜合比較。