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适应性强,处理量较大,高温高压条件下也能应用,但传热效率、结构的紧凑性、单位传热面的金属消耗量等方面尚有待改善。
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f由于管内外流体的温度不同,因之换热器的壳体与管束的温度也不同。如果两流体温度相差较大,换热器内将产生很大的热应力,导致管子弯曲、断裂或从管板上拉脱。因此,当管束与壳体温度差超过50℃时,需采取适当补偿措施,以消除或减少热应力。根据所采用的补偿措施,管壳式换热器可以分为以下几种主要类型:
(1)固定管板式换热器:其结构如图1所示。换热器的管端以焊接或胀接的方法固定在两块管板上,而管板则以焊接的方法与壳体相连。与其它型式的管壳式换热器相比,结构简单,当壳体直径相同时,可安排更多的管子,也便于分程,同时制造成本较低。由于不存在弯管部分,管内不易积聚污垢,即使产生污垢也便于清洗。如果管子发生泄漏或损坏,也便于进行堵管或换管,但无法在管子的外表面进行机械清洗,且难以检查,不适宜处理脏的或有腐蚀性的介质。更主要的缺点是当壳体与管子的壁温或材料的线膨胀系数相差较大时,在壳体与管中将产生较大的温差应力,因此为了减少温差应力,通常需在壳体上设置膨胀节,利用膨胀节在外力作用下产生较大变形的能力来降低管束与壳体中的温差应力。(2)浮头式换热器:其结构如图2所示。管子一端固定在一块固定管板上,管板夹持在壳体法兰与管箱法兰之间,用螺栓连接;管子另一端固定在浮头
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f管板上,浮头管板夹持在用螺柱连接的浮头盖与钩圈之间,形成可在壳体内自由移动的浮头,故当管束与壳体受热伸长时,两者互不牵制,因而不会产生温差应力。浮头部分是由浮头管板,钩圈与浮头端盖组成的可拆联接,因此可以容易抽出管束,故管内管外都能进行清洗,也便于检修。由上述特点可知,浮头式换热器多用于温度波动和温差大的场合,尽管与固定管板式换热器相比其结构更复杂、造价更高。
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f(3)U型管式换热器:其结构可参见图3。一束管子被弯制成不同曲率半径的U型管,其两端固定在同一块管板上,组成管束,从而省去了一块管板与一个管箱。因为管束与壳体是分离的,在受热膨胀时,彼此间不受约束,故消除了温差应力。其结构简单,造价便宜,管束可以在壳体中抽出,管外清洗方便,但管内清洗困难,故最好让不易结垢的物料从管内通过。由于弯管的外侧管壁较薄以及管束的中央部分存在较大的空隙,故U型管换热器具有承压能力差、传热能力不佳的缺点。
(4)双重管式换热器:r
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