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关 键 词：达州回收不锈钢换热器
行 业：化工 化工机械设备 化工反应设备
发布时间：2020-11-24
管壳式换热器
管壳式换热器(shell and tube heat exchanger)又称列管式换热器。是以封闭在壳体中管束的壁面作为传热面的间壁式换热器。这种换热器结构简单、造价低、流通截面较宽、易于清洗水垢；但传热系数低、占地面积大。可用各种结构材料（主要是金属材料）制造，能在高温、高压下使用，是目前应用广的类型。
管壳式换热器有固定管板式汽-水换热器、带膨胀节管壳式汽-水换热器、浮头式汽-水换热器、U形管壳式汽-水换热器、波节型管壳式汽-水换热器、分段式水-水换热器等几种类型。管壳式换热器的主要控制参数为加热面积、热水流量、换热量、热媒参数等。 [2]
中文名 管壳式换热器 外文名 shell and tube heat exchanger 别 名列管式换热器 优 点 耐高温、高压 控制参数 加热面积、热媒参数等 产品标准 《管壳式换热器》GB151-2014
目录
1 结构
2 分类
3 特点
4 换热器选用要点
5 安装要点
6 执行标准
? 产品标准
? 工程标准
7 腐蚀分析
? 影响因素
? 防腐保护
结构
管壳式换热器由壳体、传热管束、管板、折流板（挡板）和管箱等部件组成。壳体多为圆筒形，内部装有管束，管束两端固定在管板上。进行换热的冷热两种流体，一种在管内流动，称为管程流体；另一种在管外流动，称为壳程流体。为提高管外流体的传热分系数，通常在壳体内安装若干挡板。挡板可提高壳程流体速度，迫使流体按规定路程多次横向通过管束，增强流体湍流程度。换热管在管板上可按等边三角形或正方形排列。等边三角形排列较紧凑，管外流体湍动程度高，传热分系数大；正方形排列则管外清洗方便，适用于易结垢的流体。
管壳式换热器的主要控制参数为加热面积、热水流量、换热量、热媒参数等。
FPR浮动盘管容积式换热器
FPR浮动盘管容积式换热器
流体每通过管束一次称为一个管程；每通过壳体一次称为一个壳程。图示为简单的单壳程单管程换热器，简称为1-1型换热器。为提高管内流体速度,可在两端管箱内设置隔板，将全部管子均分成若干组。这样流体每次只通过部分管子，因而在管束中往返多次，这称为多管程。同样，为提高管外流速，也可在壳体内安装纵向挡板，迫使流体多次通过壳体空间，称为多壳程。多管程与多壳程可配合应用。
分类
管壳式换热器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。如果两温度相差很大，换热器内将产生很大热应力，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，管壳式换热器可分为以下几种主要类型：
①固定管板式换热器管束两端的管板与壳体联成一体，结构简单,但只适用于冷热流体温度差不大,且壳程不需机械清洗时的换热操作。当温度差稍大而壳程压力又不太高时，可在壳体上安装有弹性的补偿圈，以减小热应力。
②浮头式换热器管束一端的管板可自由浮动，完全消除了热应力;且整个管束可从壳体中抽出,便于机械清洗和检修。浮头式换热器的应用较广，但结构比较复杂，造价较高。
③ U型管式换热器 每根换热管皆弯成U形，两端分别固定在同一管板上下两区，借助于管箱内的隔板分成进出口两室。此种换热器完全消除了热应力，结构比浮头式简单，但管程不易清洗。
④涡流热膜换热器涡流热膜换热器采用新的涡流热膜传热技术，通过改变流体运动状态来增加传热效果，当介质经过涡流管表面时，强力冲刷管子表面，从而提高换热效率。高可达10000W/m2℃。同时这种结构实现了耐腐蚀、耐高温、耐高压、防结垢功能。其它类型的换热器的流体通道为固定方向流形式，在换热管表面形成绕流，对流换热系数降低。
各种分类换热器性能对比：
对比项目
浮动盘管换热器
螺纹管换热器
涡流热膜换热器
适用介质种类
蒸汽、水
蒸汽、水
弱腐蚀性化工原料、蒸汽、水
介质的参数范围
温度：0-150度
压力：0-1.0MPa
温度：0-150度
压力：0-1.6MPa
温度：-40-400度
压力：0-10.0MPa
热效率
热效率=92%
热效率=93%
热效率=96%
防垢性能
自动除垢
人工除垢
具有防垢功能
耐震、噪音
振动较大，噪音大
振动较小，噪音小
振动微弱，噪音小
使用寿命
7年左右
10年左右
20年左右
维修
停机维修，更换管束
停机维修，拔管再胀管
无需维修
特点
1.高效节能，该换热器传热系数为6000-8000W/m2.0C。
2.全不锈钢制作，使用寿命长，可达20年以上。
3.改层流为湍流，提高了换热效率，降低了热阻。
4.换热速度快，耐高温（400℃），耐高压（2.5Mpa）。
5.结构紧凑，占地面积小，重量轻，安装方便，节约土建投资。
6.设计灵活，规格齐全，实用针对性强，节约资金。
7.应用条件广泛，适用较大的压力、温度范围和多种介质热交换。
8.维护费用低，易操作，清垢周期长，清洗方便。
9.采用纳米热膜技术，显着增大传热系数。
10.应用领域广阔，可广泛用于热电、厂矿、石油化工、城市集中供热、食品医药、能源电子、机械轻工等领域。
11.传热管采用外表面轧制翅片的铜管,导热系数高，换热面积大。
12.导流板引导壳程流体在换热器内呈折线形连续流动，导流板间距可根据佳流速进行调节，结构坚固，能满足大流量甚至超大流量、脉动频率高的壳程流体换热。
13.当壳程流体为油液时，适用于粘度低和较清洁的油液换热。
换热器选用要点
1）、根据已知冷、热流体的流量，初、终温度及流体的比热容决定所需的换热面积。初步估计换热面积，一般先假定传热系数，确定换热器构造，再校核传热系数K值。
管壳式换热器
管壳式换热器
2）、选用换热器时应注意压力等级，使用温度，接口的连接条件。在压力降，安装条件允许的前提下，管壳式换热器以选用直径小的加长型，有利于提高换热量。
3）、换热器的压力降不宜过大，一般控制在0.01～0.05MPa之间；
4）、流速大小应考虑流体黏度，黏度大的流速应小于0.5～1.0m/s；一般流体管内的流速宜取0.4～1.0m/s；易结垢的流体宜取0.8～1.2m/s。
5）、高温水进入换热器前宜设过滤器。
6）、热交换站中热交换器的单台处理和配置台数组合结果应满足热交换站的总供热负荷及调节的要求。在满足用户热负荷调节要求的前提下，同一个供热系数中的换热器台数不宜少于2台，不宜多于5台。
安装要点
1）、热交换器应以大工作压力的1.5倍做水压试验，蒸汽部分应不低于蒸汽供汽压力加0.3MPa；热水部分应不低于0.4MPa。在试验压力下，保持10min压力不降。
2）、管壳式换热器前端应留有抽卸管束的空间，即其封头于墙壁或屋顶的距离不得小于换热器的长度，设备运行操作通道净宽不宜小于0.8m。
3）、各类阀门和仪表的安装高度应便于操作和观察。
4）、加热器上部附件（一般指安全阀）的高点至建筑结构低点的垂直净距应满足安装检测的要求，并不得小于0.2m。
执行标准
产品
《管壳式换热器》GB151-2014
《导流型容积式水加热器和半容积式水加热器(U型管束)》CJ/T 163-2002
工程标准
《建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范》GB50242-2002
腐蚀分析
管壳式换热器的材料一般以碳钢、不锈钢和铜为主，其中碳钢材质的管板在作为冷却器使用时，其管板与列管的焊缝经常出现腐蚀泄漏，泄漏物进入冷却水系统污染环境又造成物料浪费。
管壳式换热器在制作时，管板与列管的焊接一般采用手工电弧焊，焊缝形状存在不同程度的缺陷，如凹陷、气孔、夹渣等，焊缝应力的分布也不均匀。使用时管板部分一般与工业冷却水接触，而工业冷却水中的杂质、盐类、气体、微生物都会构成对管板和焊缝的腐蚀，这就是我们常说的电化学腐蚀。研究表明，工业水无论是淡水还是海水，都会有各种离子和溶解的氧气，其中氯离子和氧的浓度变化，对金属的腐蚀形状起重要作用。另外，金属结构的复杂程度也会影响腐蚀形态。因此，管板与列管焊缝的腐蚀以孔蚀和缝隙腐蚀为主。从外观看，管板表面会有许多腐蚀产物和积沉物，分布着大小不等的凹坑。以海水为介质时，还会产生电偶腐蚀。化学腐蚀就是介质的腐蚀，换热器管板接触各种各样的化学介质，就会受到化学介质的腐蚀。另外，换热器管板还会与换热管之间产生一定的双金属腐蚀。
影响因素
综上所述，影响管壳式换热器腐蚀的主要因素有：
（1）介质成分和浓度：浓度的影响不一，例如在中，一般浓度越大腐蚀越严重。碳钢和不锈钢在浓度为50%左右的酸中腐蚀严重，而当浓度增加到60%以上时，腐蚀反而急剧下降；
（2）杂质：有害杂质包括氯离子、离子、氰离子、氨离子等，这些杂质在某些情况下会引起严重腐蚀
（3）温度：腐蚀是一种化学反应，温度每提升 10℃，腐蚀速度约增加1~3倍，但也有例外；
（4）ph值：一般ph值越小，金属的腐蚀越大；
（5）流速：多数情况下流速越大，腐蚀也越大。
防腐保护
针对冷却塔防腐问题，传统方法以补焊为主，但补焊易使管板内部产生内应力，难以消除，可能造成冷却塔管板焊缝再次渗漏。现西方国家多采用高分子复合材料的方法进行保护。其具有优异的粘着性能及抗温、抗化学腐蚀性能，在封闭的环境里可以安全使用而不会收缩，特别是良好的隔离双金属腐蚀和耐冲刷性能，从根本上杜绝了修复部位的腐蚀渗漏，为冷却塔提供一个长久的保护涂层。
换热器
换热器（heat exchanger），是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，又称热交换器。换热器在化工、石油、动力、食品及其它许多工业生产中占有重要地位，其在化工生产中换热器可作为加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器等，应用广泛。
中文名 换热器 外文名 heat exchanger 别 称热交换器 应用领域 化工、石油、动力、食品
发展
换热器是一种在不同温度的两种或两种以上流体间实现物料之间热量传递的节能设备，是使热量由温度较高的流体传递给温度较低的流体，使流体温度达到流程规定的指标，以满足工艺条件的需要，同时也是提高能源利用率的主要设备之一。换热器行业涉及暖通、压力容器、中水处理设备，化工，石油等近30多种产业，相互形成产业链条。数据显示2010年中国换热器产业市场规模在500亿元左右，主要集中于石油、化工、冶金、电力、船舶、集中供暖、制冷空调、机械、食品、制药等领域。其中，石油化工领域仍然是换热器产业大的市场，其市场规模为150亿元；电力冶金领域换热器市场规模在80亿元左右；船舶工业换热器市场规模在40亿元以上；机械工业换热器市场规模约为40亿元；集中供暖行业换热器市场规模超过30亿元，食品工业也有近30亿元的市场。另外，航天飞行器、半导体器件、核电常规岛核岛、风力发电机组、太阳能光伏发电、多晶硅生产等领域都需要大量的专业换热器，这些市场约有130亿元的规模。国内换热器行业在节能增效、提高传热效率、减少传热面积、降低压降、提高装置热强度等方面的研究取得了显着成绩。基于石油、化工、电力、冶金、船舶、机械、食品、制药等行业对换热器稳定的需求增长，我国换热器行业在未来一段时期内将保持稳定增长，2011年至2020年期间，我国换热器产业将保持年均10-15%左右的速度增长，到2020年我国换热器行业规模有望达到1500亿元。 [1]
分类
适用于不同介质、不同工况、不同温度、不同压力的换热器，结构型式也不同，换热器的具体分类如下：
一、按传热原理分类
1、间壁式换热器间壁式换热器是温度不同的两种流体在被壁面分开的空间里流动，通过壁面的导热和流体在壁表面对流，两种流体之间进行换热。间壁式换热器有管壳式、套管式和其他型式的换热器。间壁式换热器是目前应用为广泛的换热器。2、蓄热式换热器蓄热式换热器通过固体物质构成的蓄热体，把热量从高温流体传递给低温流体，热介质先通过加热固体物质达到一定温度后，冷介质再通过固体物质被加热，使之达到热量传递的目的。蓄热式换热器有旋转式、阀门切换式等。3、流体连接间接式换热器流体连接间接式换热器，是把两个表面式换热器由在其中循环的热载体连接起来的换热器，热载体在高温流体换热器和低温流体之间循环，在高温流体接受热量，在低温流体换热器把热量释放给低温流体。4、直接接触式换热器又被称为混合式换热器，这种换热器是两种流体直接接触，彼此混合进行换热的设备例如，冷水塔、气体冷凝器等。5、复式换热器兼有汽水面式间接换热及水水直接混流换热两种换热方式的设备。同汽水面式间接换热相比，具有更高的换热效率；同汽水直接混合换热相比具有较高的稳定性及较低的机组噪音。 [1]
二、按用途分类
1、加热器加热器是把流体加热到必要的温度，但加热流体没有发生相的变化。2、预热器预热器预先加热流体，为工序操作提供标准的工艺参数。
换热器
3、过热器过热器用于把流体（工艺气或蒸汽）加热到过热状态。4、蒸发器蒸发器用于加热流体，达到沸点以上温度，使其流体蒸发，一般有相的变化。
三、按结构分类
可分为：浮头式换热器、固定管板式换热器、U形管板换热器、板式换热器等。
片式换热器
片式换热器是由若干冲压成型的金属薄片组合而成的高效热交换器。在高温短时和超高温杀菌装置中，广泛采用这种换热器进行加热、冷却操作。
中文名 片式换热器 外文名 Plate type heat exchanger
目录
1 结构
2 特点
结构
传热片悬挂在导杆上。前端有前支架，后端有压紧板。旋紧后支架上的压紧嫘杆，可使各传热片叠合在一起。片与片之间装有橡胶垫圈，以保证密封并使两片间有一定空隙。压紧后所有片上的角孔形成液流通道。冷、热流体分别在传热片两边流动，进行热交换。拆卸时仅需松开压紧螺杆，沿导杆移开压紧板和传热片，即可进行淸洗和维修。
传热片是片式换热器的关键工作件，一般采用不锈钢冲压制成多种形状，使用较多的有波纹片和网流片2种。波纹片上冲压有与流体流向垂直或成一定角度的波纹，当流体流过时，可使流体形成波动流动，多次改变方向造成激烈的涡流，以消除表面滞流层，从而提高片面与流体间的传热效率。
为提高片的刚度，增加支撑点，防止热变形，在片面每隔一定间隔还压有突筋。网流片表面冲压有许多凸凹花纹，这既促使流体形成急剧涡流，又增加了片间支撑点和刚度。为使流体沿片面均匀流动消除死角，片的长宽比为3-4较为合适。
每块传热片上有4个角孔，构成流体通道。布置垫圈必须使片组合后形成互不相通的冷热流体的2条进出通道。其中每1条通道与2个角孔相通，2条通道在各板上依次相间。流体在换热器上有呈直线方向和对角线方向2种流动方式。
特点
1、传热效率高。
由于片间狭窄的波纹通道，使得换热流体形成高速液流和剧烈的涡流，因此可获得较大的传热系数。
2、结构紧凑、占地面积小。
在较小的工作空间内，可容纳较多的传热面积。
3、有较大的适应性。
当需改变工作时，只需增减片数，组装就可满足要求。
4、热利用率高。
几种冷热不同流体在同一设备里进行，热量可回收，提高热利用率。
5、适宜处理热敏性物品。
由于流体在换热器内流速高，受热时间短，过热损失小，尤其适用于乳品、果汁杀菌。
6、操作安全卫生，便于淸洗。
列管式换热器
列管式换热器 [1] （tubular exchanger）是目前化工及酒精生产上应用广的一种换热器。它主要由壳体、管板、换热管、封头、折流挡板等组成。所需材质 ，可分别采用普通碳钢、紫铜、或不锈钢制作。在进行换热时，一种流体由封头的连结管处进入，在管流动，从封头另一端的出口管流出，这称之管程；另一种流体由壳体的接管进入，从壳体上的另一接管处流出，这称为壳程。
中文名 列管式换热器 外文名 tubular exchanger 种 类 固定管板式 学 科 物理 分 类 器械 学 科 热力工程
目录
1 种类
? 固定管板式
? 浮头式
? 填料函式
? U型管式
? 涡流热膜
? 折流挡板
? 多壳程
2 技术参数
3 渗漏解析
4 试漏方法
5 清洗
6 渗漏解决
7 设计注意
种类
固定管板式
列管式换热器的结构比较简单、紧凑、造价便宜，但管外不能机械清洗。此种换热器管束连接在管板上，管板分别焊在外壳两端，并在其上连接有顶盖，顶盖和壳体装有流体进出口接管。通常在管外装置一系列垂直于管束的挡板。同时管子和管板与外壳的连接都是刚性的，而管内管外是两种不同温度的流体。因此，当管壁与壳壁温差较大时，由于两者的热膨胀不同，产生了很大的温差应力，以至管子扭弯或使管子从管板上松脱，甚至毁坏换热器。
为了克服温差应力必须有温差补偿装置，一般在管壁与壳壁温度相差50℃以上时，为安全起见，换热器应有温差补偿装置。但补偿装置（膨胀节）只能用在壳壁与管壁温差低于60～70℃和壳程流体压强不高的情况。一般壳程压强超过0.6Mpa时由于补偿圈过厚，难以伸缩，失去温差补偿的作用，就应考虑其他结构。
浮头式
换热器的一块管板用法兰与外壳相连接，另一块管板不与外壳连接，以使管子受热或冷却时可以自由伸缩，但在这块管板上连接一个顶盖，称之为“浮头”，所以这种换热器叫做浮头式换热器。其优点是：管束可以拉出，以便清洗；管束的膨胀不变壳体约束，因而当两种换热器介质的温差大时，不会因管束与壳体的热膨胀量的不同而产生温差应力。其缺点为结构复杂，造价高。
填料函式
这类换热器管束一端可以自由膨胀，结构比浮头式简单，造价也比浮头式低。但壳程内介质有外漏的可能，壳程中不应处理易挥发、易燃、易爆和有毒的介质。
U型管式
U形管式换热器，每根管子都弯成U形，两端固定在同一块管板上，每根管子皆可自由伸缩，从而解决热补偿问题。管程至少为两程，管束可以抽出清洗，管子可以自由膨胀。其缺点是管子内壁清洗困难，管子更换困难，管板上排列的管子少。优点是结构简单，质量轻，适用于高温高压条件。
涡流热膜
涡流热膜换热器采用新的涡流热膜传热技术，通过改变流体运动状态来增加传热效果，当介质经过涡流管表面时，强力冲刷管子表面，从而提高换热效率。高可达10000W/m2℃。同时这种结构实现了耐腐蚀、耐高温、耐高压、防结垢功能。其它类型的换热器的流体通道为固定方向流形式，在换热管表面形成绕流，对流换热系数降低。
据「换热设备推广中心】的资料显示，涡流热膜换热器的大特点在于经济性和安全性统一。由于考虑了换热管之间，换热管和壳体之间流动关系，不再使用折流板强行阻挡的方式逼出湍流，而是靠换
列管式换热器
列管式换热器
热管之间自然诱导形成交替漩涡流，并在保证换热管不互相摩擦的前提下保持应有的颤动力度。换热管的刚性和柔性配置良好，不会彼此碰撞，既克服了浮动盘管换热器之间相互碰撞造成损伤的问题，又避免了普通管壳式换热器易结垢的问题。
涡流热膜换热器性能特点：
1.高效节能，该换热器传热系数为6000-8000W/m2.0C；
2.全不锈钢制作，使用寿命长，可达20年以上,十年内出现换热器质量问题免费更换；
3.改层流为湍流，提高了换热效率，降低了热阻；
4.换热速度快，耐高温（400℃），耐高压（2.5Mpa）;
5.结构紧凑，占地面积小，重量轻，安装方便，节约土建投资；
6.设计灵活，规格齐全，实用针对性强，节约资金；
7.应用条件广泛，适用较大的压力、温度范围和多种介质热交换；
8.维护费用低，易操作，清垢周期长，清洗方便。
9.采用纳米热膜技术，显着增大传热系数。
10.应用领域广阔，可广泛用于热电、厂矿、石油化工、城市集中供热、食品医药、能源电子、机械轻工等领域。
涡流热膜换热器性能对比：
对比项目
浮动盘管换热器
螺纹管换热器
涡流热膜换热器
适用介质种类
蒸汽、水
蒸汽、水
弱腐蚀性化工原料、蒸汽、水
介质的参数范围
温度：0-150度
压力：0-1.0MPa
温度：0-150度
压力：0-1.6MPa
温度：-40-400度
压力：0-10.0MPa
热效率
热效率=92%
热效率=93%
热效率=96%
防垢性能
自动除垢
人工除垢
具有防垢功能
耐震、噪音
振动较大，噪音大
振动较小，噪音小
振动微弱，噪音小
试用寿命
7年左右
10年左右
20年左右
维修
停机维修，更换管束
停机维修，拔管再胀管
无需维修
折流挡板
为提高壳程流体流速，往往在壳体内安装一定数目与管束相互垂直的折流挡板。折流挡板不仅可防止流体短路、增加流体流速，还迫使流体按规定路径多次错流通过管束，使湍动程度大为增加。常用的折流挡板有圆缺形和圆盘形两种，前者更为常用。
多壳程
列管式换热器必须从结构上考虑热膨胀的影响，采取各种补偿的办法，消除或减小热应力，根据所采取的温差补偿措施。
