資源目錄里展示的全都有，所見即所得。下載后全都有,請(qǐng)放心下載。原稿可自行編輯修改=【QQ：401339828 或11970985 有疑問可加】 U形管換熱器開題報(bào)告 （1）課題的來(lái)源、選題的目的和意義 換熱器是在工業(yè)生產(chǎn)中實(shí)現(xiàn)物料之間熱量傳遞過程的一種設(shè)備，自從21世紀(jì)以來(lái)，各國(guó)的換熱器水平都有了長(zhǎng)足的發(fā)展，我國(guó)的換熱器技術(shù)在我國(guó)各方面人才的努力下也有了很大提高，本次設(shè)計(jì)就是在已有的計(jì)算基礎(chǔ)上進(jìn)行的，此次設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)了節(jié)能與效率這兩大主題。 在查閱了《管殼式換熱器原理與設(shè)計(jì)》《傳熱學(xué)》等書的基礎(chǔ)上，結(jié)合換熱器設(shè)計(jì)的資料，進(jìn)行了這次設(shè)計(jì)。 1.1換熱器在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用 換熱器是在工業(yè)生產(chǎn)中實(shí)現(xiàn)物料之間熱量傳遞過程的一種設(shè)備，它是化工，煉油、動(dòng)力、油田儲(chǔ)運(yùn)集輸系統(tǒng)和原子能及其許多工業(yè)部門廣泛應(yīng)用的一種通用設(shè)備，是保證工藝流程和條件，利用二次能源實(shí)現(xiàn)余熱回收和節(jié)約能源的主要設(shè)備。在化工廠換熱器約占總投資的10%-20%;在煉油廠換熱器約占全部工藝設(shè)備投資的35%-40%。由于工藝流程不同，生產(chǎn)中往往進(jìn)行著加熱、冷卻、蒸發(fā)或冷凝等過程。通過換熱器熱量從溫度較高的流體傳遞給溫度較低的流體，以滿足工藝需要。 1.2換熱器的分類及其特點(diǎn) 換熱器作為傳熱設(shè)備隨處可見，在工業(yè)中應(yīng)用非常普遍，特別是在耗能用量十分大的領(lǐng)域。隨著節(jié)能技術(shù)的飛速發(fā)展，換熱器的種類開發(fā)越來(lái)越多。適用于不同介質(zhì)、工況、溫度和壓力的換熱器，其結(jié)構(gòu)和型式也不相同。按使用目的不同，換熱器可分為加熱器、冷凝器、蒸發(fā)器和再沸器等。由于使用條件和工作環(huán)境不同，換熱器又有各種各樣的形式和結(jié)構(gòu)。在生產(chǎn)中有時(shí)把換熱器作為一個(gè)單獨(dú)的化工設(shè)備，有時(shí)則把它作為某一工藝設(shè)備中的組成部分，按傳熱原理和實(shí)現(xiàn)熱交換的方法，換熱器可分為間壁式、混合式及蓄熱式3類，其中間壁式換熱器應(yīng)用最普遍。 間壁式換熱器在各工業(yè)部門中使用極其廣泛，擔(dān)負(fù)著各種換熱任務(wù)，例如用以加熱、蒸發(fā)、冷凝和廢熱回收等。由于它們的使用條件和要求差別很大，如容量、溫度、壓力和工作介質(zhì)的性質(zhì)等，涉及的范圍極廣，因此換熱器的結(jié)構(gòu)型式也多種多樣。 間壁式換熱器，從作為換熱面的間壁形式看，主要分為管式和板式兩大類。管殼式、套管式換熱器的換熱面由管子構(gòu)成，屬于管式換熱器;板翅式、板式換熱器的換熱面由板片構(gòu)成，屬于板式換熱器。各種間壁式換熱器的特征、工作特性、允許的使用范圍等差別很大，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、熱計(jì)算也各有特點(diǎn)。管殼式換熱器又稱為列管式換熱器，它屬于間壁式換熱器。按照有無(wú)溫度補(bǔ)U形管式換熱器的研究與優(yōu)化設(shè)計(jì)償及補(bǔ)償方法的不同，管殼式換熱器主要分為下列幾種： (1)固定管板式。固定管板式換熱器的典型結(jié)構(gòu)是管束連接在管板上，管板與殼體焊接。其優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單、緊湊，能承受較高的壓力，造價(jià)低;殼程清洗方便，管子損壞時(shí)易于堵管或更換。缺點(diǎn)是當(dāng)管束與殼體的壁溫差或材料的線膨脹系數(shù)相差較大時(shí)，殼體和管束中將產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力。這種換熱器適用于殼側(cè)介質(zhì)清潔且不易結(jié)垢的場(chǎng)合;管、殼程兩側(cè)溫差不大或溫差較大但殼側(cè)壓力不高的場(chǎng)合。 (2)浮頭式。浮頭式換熱器的典型結(jié)構(gòu)是兩端管板中只有一端與殼體固定，另一端可相對(duì)殼體自由移動(dòng)稱為浮頭。浮頭由浮頭管板、鉤圈和浮頭端蓋組成，是可拆聯(lián)接，管束可從殼體內(nèi)抽出。管束與殼體的熱變形互不約束，因而不會(huì)產(chǎn)生熱應(yīng)力。浮頭式換熱器的特點(diǎn)是管間和管內(nèi)清洗方便;但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)比固定管板式換熱器高，設(shè)備笨重，材料消耗量大，且浮頭端小蓋在操作中無(wú)法檢查，制造時(shí)對(duì)密封要求較高。它適用于殼體和管束之間壁溫差較大或殼程介質(zhì)易結(jié)垢的場(chǎng)合。 (3) U形管式。U形管式換熱器的典型結(jié)構(gòu)是只有一塊管板，管束由多根U形管組成，管的兩端固定在同一塊管板上，管子可以自由伸縮。當(dāng)殼體與U形換熱管有溫差時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生熱應(yīng)力。其主要缺點(diǎn)是U形管具有一定的彎曲半徑，故管板的利用率較差，管內(nèi)不易清洗，U形管更換困難。U形管換熱器結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜，承受能力強(qiáng)，適用于管、殼壁溫差較大或殼程介質(zhì)易結(jié)垢需要清洗、又不適宜采用浮頭式和固定管板式的場(chǎng)合，特別適用于管內(nèi)走清潔而不易結(jié)垢的高溫、高壓、腐蝕性大的物料。 (4)填料函式。換熱器兩管板中一塊與法蘭通過螺栓固定連接，另一塊類似于浮頭，與殼體間隙處通過填料密封，可做一定量的移動(dòng)。此結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，加工、制造、檢修、清洗較方便，但填料密封處易產(chǎn)生泄漏。填料函式換熱器適用于壓力和溫度都不高、非易燃、難揮發(fā)的介質(zhì)傳熱。 在近代的許多化工過程中，如裂解、合成及聚合等，大都要求在高溫高壓下進(jìn)行，有的壓力高達(dá)250MPx，溫度高達(dá)7500C，在這樣的條件下，尤其還存在腐蝕的情況下，實(shí)現(xiàn)換熱更困難。一方面，伴隨著現(xiàn)代化工廠生產(chǎn)規(guī)模的日益增大，換熱設(shè)備也相應(yīng)向大型化方向發(fā)展，以降低動(dòng)力消耗和金屬消耗;另一方面，隨著精細(xì)化工的迅速崛起，換熱設(shè)備也有向小而精方向發(fā)展的趨勢(shì)，管殼式結(jié)構(gòu)的換熱器能滿足這樣的要求。 1 .3U形管式換熱器 U形管式換熱器是管殼式換熱器的一種，由管板、殼體、管束等零部件組成，重量較輕。在同一直徑情況下?lián)Q熱面積最大，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，在高溫、高壓下金屬耗量最小。其優(yōu)點(diǎn)是: (1)管束可抽出來(lái)機(jī)械清洗; (2)殼體與管壁不受溫差限制; (3)可在高溫、高壓下工作，一般適用于溫度小于等于500 oC，壓力小于等于10MPa; (4)可用于殼程結(jié)垢比較嚴(yán)重的場(chǎng)合; (5)可用于管程易腐蝕場(chǎng)合。 U形管式換熱器殼程內(nèi)一般可按工藝要求設(shè)置折流板和縱向隔板，以增加殼側(cè)介質(zhì)流速。為了進(jìn)一步開展設(shè)計(jì)，還必須選擇冷熱流體的流動(dòng)通道，在U形管式換熱器中可根據(jù)以下原則選擇: (1)因?yàn)閁形管內(nèi)清洗不方便，所以不潔凈和易結(jié)垢的液體宜在殼程; (2)腐蝕性流體宜走管程，以免管束和殼體同時(shí)受到腐蝕; (3)壓力高的流體宜在管程，以免殼體承受壓力; (4)飽和蒸汽宜走殼程，因飽和蒸汽比較潔凈，一般給熱系數(shù)與流速無(wú)關(guān)，而且冷凝液容易排出; (5)被冷卻的流體宜走殼程，以便于散熱; (6)若兩流體溫差較大，對(duì)于剛性結(jié)構(gòu)的換熱器，使給熱系數(shù)大的流體通入殼程，以減少熱應(yīng)力; (7)流量小而粘度大的流體一般通入殼程為宜。 （2）本課題在國(guó)內(nèi)外的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 管殼式換熱器是石油、化工裝置中應(yīng)用最廣泛的換熱設(shè)備。由于管殼式換熱器結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，且能選用多種材料制造，故適應(yīng)性極強(qiáng)，尤其在高溫、高壓和大型裝置中得到普遍應(yīng)用。雖然現(xiàn)在出現(xiàn)了波紋板換熱器、板殼式換熱器、螺旋板換熱器、傘板換熱器等結(jié)構(gòu)緊湊、高效的換熱設(shè)備，但管殼式換熱器仍占據(jù)著主導(dǎo)地位。因?yàn)樵S多工藝過程都具有高溫、高壓、高真空、有腐蝕性等特點(diǎn)，而管殼式換熱器具有選材范圍廣(可為碳鋼、低合金鋼、鋁材、銅材、欽材等)，換熱表面清洗方便，適應(yīng)性強(qiáng)，處理能力大，特別是能承受高溫和高壓等特點(diǎn)，所以管殼式換熱器廣泛應(yīng)用，它適用于冷卻、冷凝、加熱、蒸發(fā)和廢熱回收等方面。管殼式換熱器由管箱、殼體、管束等主要元件構(gòu)成。管束是管殼式換熱器的核心，其中換熱管作為導(dǎo)熱元件，決定著換熱器的熱力性能。另一個(gè)對(duì)換熱器熱力性能有較大影響的基本元件是折流板(或折流桿)。管箱和殼體主要決定管殼式換熱器的承壓能力及操作運(yùn)行的安全可靠性。管殼式換熱器中換熱管內(nèi)構(gòu)成的流體通道稱為管程，換熱管外構(gòu)成的流體通道稱為殼程。管程和殼程分別通過兩種不同溫度的流體時(shí)，溫度較高的流體通過換熱管壁將熱量傳遞給溫度較低的流體，溫度較高的流體被冷卻，溫度較低的流體被加熱，實(shí)現(xiàn)了兩流體換熱的工藝目的。一般管殼式換熱器與其它類型的換熱器比較有以下主要技術(shù)特性: (1)耐高溫高壓，堅(jiān)固、可靠、耐用; (2)制造應(yīng)用歷史悠久，制造工藝及操作、維修、檢驗(yàn)技術(shù)成熟; (3)選材廣泛，適用范圍大。 從間壁式換熱器的發(fā)展史來(lái)看，管殼式換熱器的技術(shù)提高受到下列因素的限制: (1)流體熱附面層熱阻的限制。即使是湍流流動(dòng)，在流體與固體壁之間也要生一層附面層(又稱邊界層)，而其中接觸固體壁的一層稱為層流底層，其流動(dòng)性質(zhì)為層流流動(dòng)，它是靠分子擴(kuò)散進(jìn)行傳導(dǎo)傳熱的，傳熱速率很小。這一厚度僅為3-5mm的薄層，其熱阻幾乎占了整個(gè)附面層熱阻的80%。進(jìn)一步減薄、破碎、離和清除這個(gè)薄層，都可以逐步提高換熱器的傳熱量，它是提高換熱器技術(shù)的關(guān)鍵之一。 (2)流體壓力損失的限制。通過提高流體速度，可以減薄附面層的厚度，從而提高傳輸?shù)臒崃?。但是，提高流體速度卻引起一個(gè)矛盾的后果，流體的壓力損失增加，其增加的速率巨大，所以不得不降低流速來(lái)接受較低的傳熱系數(shù)。 (3)擴(kuò)大傳熱面積的限制。擴(kuò)大傳熱面積是提高預(yù)熱溫度和增加熱回收率的簡(jiǎn)單而有效的辦法，但卻受到換熱器成本和價(jià)格提高、換熱器尺寸擴(kuò)大與安裝重量加大、換熱器體積龐大與運(yùn)輸車輛超重等等的限制。 （3）擬完成的主要工作 本臺(tái)設(shè)計(jì)的換熱器是U形管換熱器，主要完成冷卻水—水蒸氣的熱量交換，設(shè)計(jì)壓力為管程1.6MPa，殼程壓力為0.75MPa，管程冷卻水進(jìn)，出口溫度分別為38oC和97oC，殼程水蒸氣進(jìn)出口溫度分別為205.1oC和95oC，傳熱面積134㎡，采用25x2.5x3000的無(wú)縫鋼管換熱，筒體DN=900。通過設(shè)計(jì)計(jì)算提高換熱器的熱效率和減少能源消耗，達(dá)到更高效，更節(jié)能的原則。 （4）完成課題所需的條件（實(shí)驗(yàn)設(shè)備、軟件、資料等） 實(shí)驗(yàn)室、U形管換熱器、壓力表、溫度表、計(jì)算機(jī)、CAD軟件，《壓力容器法蘭》、《管殼是換熱器》、《管殼是換熱器原理與設(shè)計(jì)》等參考資料。 （5）課題進(jìn)度安排 1．設(shè)計(jì)準(zhǔn)備階段 2周 2．?dāng)M定總體方案 2周 3. 繪制圖紙 5 周 4．相關(guān)設(shè)計(jì)計(jì)算 3周 5．設(shè)計(jì)說明書撰寫 3周 6．準(zhǔn)備答辯講稿、進(jìn)行答辯 1周 （6）主要參考文獻(xiàn) [1] JB/T4700-4707-2000 《壓力容器法蘭》.中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).2002，8，22 [2] GB151-1999 《管殼是換熱器》 全國(guó)壓力容器標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì). 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Eng. 1993, 17, 909927. 新型U形管換熱器在粗甲醇系統(tǒng)中的應(yīng)用 http://china.toocle.com 2008年09月26日08:58 生意社 生意社09月26日訊 ? ???????????????????????????新型U形管換熱器在粗甲醇系統(tǒng)中的應(yīng)用 ????????????????????????????賀運(yùn)初?胡祖漢?鄭宇其?戴新西?李永新 ?????????????????????????(湖南金信化工有限責(zé)任公司?冷水江417506) ????摘要：闡述了新型U彤管換熱器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，介紹了該種換熱器在粗甲醇系統(tǒng)中的應(yīng)用情況。工業(yè)應(yīng)用結(jié)果表明，新型u形管換熱器具有結(jié)構(gòu)緊湊、防振反防垢性能好、傳熱效率高、安全可靠等優(yōu)點(diǎn)。 ????關(guān)鍵詞：U形管換熱器結(jié)??構(gòu)特點(diǎn)??應(yīng)用 ????在高壓工況中，常用的換熱器主要有螺紋鎖緊環(huán)換熱器、n環(huán)換熱器、套管式換熱器、u形管換熱器。螺紋鎖緊環(huán)換熱器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，金屬耗量大，機(jī)加工配件多，造價(jià)高，檢修工作量大；n環(huán)換熱器的n環(huán)加工難度大，檢修不方便；套管式換熱器在同樣換熱面積時(shí)所需空間大。單位傳熱面積造價(jià)高，一般只適用于傳熱面積較小的場(chǎng)合；U形管換熱器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、在高壓工況下金屬耗量最小的特點(diǎn)??，所以在高壓工況下u形管換熱器比螺紋鎖緊環(huán)換熱器、n環(huán)換熱器、套管式換熱器的用量大。為避免普通u形管換熱器的諸多不足之處．開發(fā)了一種高效、安全、可靠的新型U形管換熱器。 ????l?新型U形管換熱器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及優(yōu)點(diǎn) ????普通U形管換熱器的殼體一般為圓筒形，僅有l(wèi)塊管板，將換熱管彎成U形。管子兩端固定在同一塊管板上，具有下列優(yōu)點(diǎn)：由于殼體和管子分開．管束可以自由伸縮，不會(huì)因管壁與殼壁之間的溫差而產(chǎn)生熱應(yīng)力．熱補(bǔ)償性能好；管程為雙程，流程較長(zhǎng)，流速較高，管側(cè)傳熱性能好，承壓能力強(qiáng)；只有I塊管板且無(wú)浮頭，所以結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，在直徑相同的情況下?lián)Q熱面積最大，在高壓工況下金屬耗量比其它換熱器小，造價(jià)比其它換熱器低等。但這種換熱器存在下列缺點(diǎn)：U形管束在與換熱管垂直方向的中心部位存在較大空隙。易結(jié)垢，流體易走短路，使傳熱效率降低；管板上排列的換熱管較少，管板直徑及厚度均較大，管子與管板問的殘余焊接應(yīng)力大；換熱管的彎管段無(wú)支承件，管束易振動(dòng)，易在此處形成殼程流體流動(dòng)死區(qū)，易結(jié)垢．影響傳熱效果；需將管束從殼體內(nèi)抽出才能清洗管問污垢等。 ????新型u形管換熱器的結(jié)構(gòu)如圖l所示。在流體流量較大、所需換熱面積較大的情況下。可采用串聯(lián)、并聯(lián)或串、并聯(lián)混合連接以滿足需求。該換熱器的主要特點(diǎn)是：將換熱器的筒體和換熱管均設(shè)計(jì)制造成u形，換熱管的兩端分別固定在2塊管板上，在u形換熱管的彎管段設(shè)置折流桿或彈簧等管問支承件．在簡(jiǎn)體上設(shè)置供殼程清洗、排污用的接口。 ???????????????? ????與普通u形管換熱器相比，新型u形管換熱器具有下列優(yōu)點(diǎn)：換熱器的簡(jiǎn)體與換熱管均為u形，與換熱管垂直方向的管束中心處無(wú)較大空隙，殼程流體不易走短路或形成流體流動(dòng)死區(qū)，管間不易結(jié)垢；在u形換熱管的彎曲段設(shè)置了折流桿或彈簧、波網(wǎng)、空心環(huán)等管問支承件，可降低管束振動(dòng)，強(qiáng)化換熱管彎曲段的傳熱效果；在筒體上設(shè)置了供殼程清洗用的接口，使殼程清洗較方便；將u形換熱管的兩端分別固定在2塊管板上，減小了管板直徑和厚度，降低了管板與換熱管焊接時(shí)的拘束應(yīng)力及管子與管板間的焊接殘余應(yīng)力，可提高換熱器的安全可靠性。 ????2?應(yīng)用實(shí)例 ????某化肥企業(yè)聯(lián)醇裝置中的粗甲醇水冷器的工藝條件為：氣量100?000?m?／h(標(biāo)態(tài))左右，進(jìn)氣溫度≤95?qC，出氣溫度≤4O?qC，進(jìn)氣壓力≤12．5MPa，進(jìn)水溫度≤35?qC。進(jìn)水壓力≤O．38?MPa，水冷器的循環(huán)水進(jìn)、出口壓差≤0．2?MPa。該水冷器原來(lái)由2臺(tái)換熱面積為240?m?、管間支承件為折流板的普通u形管換熱器串聯(lián)組成，管內(nèi)介質(zhì)為氣體，管間介質(zhì)為循環(huán)水。在投產(chǎn)初期水冷器能基本滿足生產(chǎn)要求，但在運(yùn)行約1年后出現(xiàn)了下列問題：管子與管板間焊縫多處開裂，且補(bǔ)焊不久又重新開裂；多根換熱管被磨損甚至穿孔，不得不多次堵管；殼程結(jié)垢較嚴(yán)重，且清洗不方便；傳熱效率低，高溫季節(jié)水冷器的氣體出口溫度高達(dá)5O℃，導(dǎo)致分離器出口氣體的醇含量偏高，每天損失粗甲醇約?2．5?l。 ????經(jīng)分析認(rèn)為造成上述問題的主要原因是：管子與管板之問的連接采用了先脹后焊工藝，焊接時(shí)脹管過程中遺留于縫隙中的油污在高溫下生成氣體并受熱膨脹而從焊縫面逸出，嚴(yán)重影響焊縫質(zhì)量，且管子與管板問焊縫未進(jìn)行消除應(yīng)力的 退火處理；組合應(yīng)用U形管與折流板，且u形管的彎管段無(wú)管問支承件。導(dǎo)致較大的流體流動(dòng)誘發(fā)振動(dòng)，造成換熱管與折流板問的撞擊與磨損?；殼程流體走短路，存在流動(dòng)死區(qū)。 ????該化肥企業(yè)在粗甲醇水冷器的更新改造中選用了圖l所示的新型u形管換熱器，由4臺(tái)換熱面積為l20?m?的換熱器串、并聯(lián)混合連接組成。鑒于該水冷器在使用過程中有多根換熱管被磨損且殼程結(jié)垢嚴(yán)重的狀況，管間支承件選用了折流桿，以在換熱器的殼側(cè)建立固有的、無(wú)障礙的大橫截面流體流道，使殼側(cè)流體在整個(gè)殼程斷面內(nèi)以比較均勻的速度平行于管子軸向流動(dòng)，消除管束產(chǎn)生流體誘導(dǎo)振動(dòng)的根源和殼程內(nèi)嚴(yán)重的滯流區(qū)域，產(chǎn)生由支撐桿引起的流體“卡曼旋渦”分離和折流圈引發(fā)的“文丘里”效應(yīng)，以防止管柬振動(dòng)，減少殼側(cè)污垢，強(qiáng)化殼程傳熱，降低殼側(cè)壓降?。 ????為防止冷卻水沖刷殼程進(jìn)口處的換熱管段并造成侵蝕及振動(dòng)，減小殼程進(jìn)、出口接管與管板間的介質(zhì)停滯區(qū)而增加換熱管的有效換熱長(zhǎng)度，避免因?qū)Я魍舱紦?jù)殼程空間而減少管板上的排管數(shù)，同時(shí)在殼程進(jìn)、出口處設(shè)置了外導(dǎo)流筒。換熱管與管板之間的連接方式選用先焊后脹的強(qiáng)度焊加貼脹，并對(duì)管子與管板間焊縫進(jìn)行消除應(yīng)力的退火處理，以保證管子與管板問連接接頭的可靠性。新型u形管換熱器投入系統(tǒng)運(yùn)行3O個(gè)月后，完全能滿足工藝要求，且未曾出現(xiàn)換熱管與管板間連接接頭失效的情況。新、老粗甲醇水冷器在各自投入系統(tǒng)運(yùn)行3O個(gè)月后的換熱效果對(duì)比情況見表l。 ????????????????????? ????3?結(jié)語(yǔ) ????新型U形管換熱器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、金屬耗量小、熱補(bǔ)償性能好、殼程流體不易走短路以及管問不易結(jié)垢、防振性能好、殼程污垢清洗較方便、傳熱效率較高等優(yōu)點(diǎn)；且該換熱器在高壓工況下的經(jīng)濟(jì)性、可靠性、安全性比其它類型的換熱器高得多。 ????參考文獻(xiàn) ????l?秦叔經(jīng)。葉文邦等．按熱{{}；．北京l化學(xué)工業(yè)fij版禮，2003．5一¨?．75—77．1O1 ????2?餞?文．換熱器設(shè)計(jì)手H圩．北京：化學(xué)．-1．．qk?短禮．2003．6，9一 l0．192—208 ????3?聶清德．化工沒銜設(shè)計(jì)．北京：化學(xué)．71：~lk?版社，l991．86，I1l U形管代替浮頭式換熱器的應(yīng)用 更新時(shí)間：2011-01-26 10:29:42 U形管代替浮頭式換熱器的應(yīng)用 王東旭 (中石化股份有限公司廣州分公司，廣東廣州510700) ??? [摘要]從泄露原因分析，到設(shè)計(jì)、制造、使用、經(jīng)濟(jì)效益和可操作性幾個(gè)方面對(duì)U形管換熱器代替浮頭式換熱器的可行性進(jìn)行了簡(jiǎn)單的分析，證明使用U形管換熱器可以產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。 ??? [關(guān)鍵詞]管殼換熱器；密封；泄漏；浮頭式；U形管式 ??? [中圖分類號(hào)]TH[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A[文章編號(hào)]1007-1865(2010)07-0288-01 ??? 換熱設(shè)備是煉化生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用的設(shè)備之一，約占工藝設(shè)備總量的一半左右，目前常用的換熱器種類有浮頭式、固定管板式和U形管式，其中以浮頭式換熱器最多。泄漏率是煉化企業(yè)考核換熱器的重要指標(biāo)之一，由于各種原因造成的換熱器泄漏，影響生產(chǎn)裝置的正常運(yùn)行和工廠的經(jīng)濟(jì)效益。尤其是各裝置的塔底重沸器，其操作條件復(fù)雜，泄漏率較一般換熱器高，一旦泄漏就會(huì)影響整個(gè)裝置的正常生產(chǎn)。以筆者公司2#芳烴抽提裝置為例，水汽塔重沸器E6108在2006年內(nèi)就泄漏多次，打壓多次不合格，給生產(chǎn)造成很大損失。 ??? 1·原因分析 ??? 塔底重沸器的主要泄漏部位有2處，即內(nèi)浮頭密封失效和換熱管管頭破壞。表1是2006年12月大修時(shí)的泄漏統(tǒng)計(jì)。 ???? ??? 1.1內(nèi)浮頭密封失效 ??? 內(nèi)浮頭密封面較窄，一般為10～16 mm，通常用波齒復(fù)合墊片作密封元件，這種墊片比壓低，其y=39.2 MPa，m=2.5～3，壓縮量較大，約1.5 mm。鑒于這種特性，管程試壓時(shí)，浮頭蓋法蘭密封，但殼程試壓時(shí)，浮頭蓋外表面受到試驗(yàn)壓力的作用，再次壓緊墊片，螺栓載荷下降，殼程卸壓后，由于墊片回彈力有限而使其比壓不足，導(dǎo)致內(nèi)浮頭墊片密封失效。 ??? 1.2換熱管管頭泄漏 ??? 換熱管是換熱器的重要零件，管子與管板的連接尤為重要。我公司2#芳烴裝置管頭破壞主要是由于管束振動(dòng)引起管頭開裂，重沸器殼程介質(zhì)均為氣液兩相共存，塔底飽和液進(jìn)入重沸器，經(jīng)管束加熱，部分液體汽化，體積迅速膨脹，流速增大。根據(jù)流體振動(dòng)原理，此時(shí)很容易引起管束振動(dòng)。經(jīng)過計(jì)算及現(xiàn)場(chǎng)分析認(rèn)為，塔底重沸器存在誘導(dǎo)流體彈性不穩(wěn)定性、旋渦及聲共振的條件，導(dǎo)致管頭連接破壞的原因。 ??? 2· U形管代替浮頭式換熱器的技術(shù)改造 ??? 2.1 U形管換熱器的設(shè)計(jì) ??? U形管換熱器與其他類型換熱器的最大區(qū)別是管束結(jié)構(gòu)，在設(shè)計(jì)換熱管布局時(shí)應(yīng)考慮換熱管的最小彎曲半徑Rmin與分程隔板槽兩側(cè)相鄰管中心距Sn的關(guān)系[1]。管徑越大，最小彎曲半徑Rmin就越大，大部分換熱管的最小彎曲半徑大于分程隔板槽兩側(cè)相鄰管中心距Sn；因此，為了保證適合分程隔板槽兩側(cè)相鄰管中心距，最內(nèi)層換熱管在排列時(shí)需要進(jìn)行斜向交叉排列。最內(nèi)層U形管之間的間距過大時(shí)，可設(shè)置假管或擋板。 ??? 2.2制造 ??? 穿管是U形管束制造中的難點(diǎn)，對(duì)以下幾個(gè)方面進(jìn)行嚴(yán)格控制：保證折流板管孔精度和排列同軸度；對(duì)U形管的形狀偏差進(jìn)行嚴(yán)格控制；對(duì)直線段的直線度進(jìn)行嚴(yán)格控制；穿管時(shí)在管頭加裝引導(dǎo)裝置。管頭與管板的連接采用管板自動(dòng)焊技術(shù)，使管束在平放的狀態(tài)完成焊接。 ??? 3· U形管與浮頭式換熱器的使用性能 ??? 目前U形管換熱器大量應(yīng)用于高溫高壓的場(chǎng)合。與浮頭式換熱器相比，由于去掉了浮頭密封，U形管換熱器的管束不易發(fā)生內(nèi)漏，即使發(fā)生內(nèi)漏，也非常容易處理，尤其是在查找漏點(diǎn)的時(shí)候不需要過多的工裝；而浮頭式換熱器在查找內(nèi)漏時(shí)需要有大量專用的工裝，操作起來(lái)比較繁瑣。 ??? U形管換熱器的管束發(fā)生內(nèi)漏時(shí)一般有兩種可能：一種是換熱管損壞；另一種是管板接頭焊縫腐蝕。第一種情況一般很少發(fā)生，發(fā)生時(shí)可用堵頭堵住；第二種情況比較多見，處理時(shí)可以對(duì)焊縫進(jìn)行清理補(bǔ)焊。使用狀態(tài)下的受力狀況較好，尤其在管程溫差較大時(shí)，每個(gè)管程的溫度不一樣，單個(gè)管程的換熱管所受到的溫差應(yīng)力能夠自由平衡，不受浮動(dòng)管板的限制，有利于保護(hù)換熱管。使用過程中的操作彈性更大，與同等規(guī)格浮頭式換熱器相比，U形管換熱器能夠承受更大的溫度和壓力波動(dòng)，有利于裝置的安穩(wěn)運(yùn)行。 ??? 4·經(jīng)濟(jì)效益分析 ??? 4.1檢修費(fèi)用 ??? 以改造前BES1300-2.5-275-6/25-2(簡(jiǎn)稱BES)和改造后BIU1300-2.5-275-6/25-2(簡(jiǎn)稱BIU)換熱器分析，單臺(tái)檢修費(fèi)用對(duì)比，在平臺(tái)上檢修U形管換熱器比浮頭式換熱器節(jié)約費(fèi)用約8000元[2]。 ??? 4.2購(gòu)置費(fèi)用 ??? 一臺(tái)型號(hào)為BES的浮頭式換熱器管束質(zhì)量為4215 kg[3]而型號(hào)為BIU的U形管換熱器管束質(zhì)量為3830 kg[4]，它們的質(zhì)量差為385 kg(當(dāng)公稱壓力越高的時(shí)候，質(zhì)量差就越大)。如果設(shè)備按1.8萬(wàn)元/t計(jì)算，則購(gòu)買一臺(tái)DN l300PN2.5的U形管換熱器(上接第288頁(yè))要比購(gòu)買一臺(tái)同規(guī)格的浮頭式換熱器節(jié)約6930元。換熱器的使用壽命一般為15年，需檢修4～6次，加上購(gòu)置費(fèi)差價(jià)，投用U形管式換熱器所節(jié)約的費(fèi)用非?？捎^。 ??? 5·結(jié)論 ??? 通過以上改造，使用U形管換熱器替代浮頭式換熱器，不僅性價(jià)比高，而且可減少靜密封數(shù)量，操作彈性大，對(duì)裝置的“安、穩(wěn)、長(zhǎng)、滿、優(yōu)”起到了決定性作用。 基于Ｕ形管式換熱器的優(yōu)化設(shè)計(jì)研究 來(lái)源：http://www.xbshw.com.cn?? 2010-3-27 11:01:57??字體: 大 中 小 ??? 西部石化網(wǎng)摘：管殼式換熱器是石油、化工裝置中應(yīng)用最廣泛的換熱設(shè)備,由于管殼式換熱器結(jié)構(gòu)堅(jiān)固,且能選用多種材料制造,故適應(yīng)性極強(qiáng),尤其在高溫、高壓和大型裝置中得到普遍應(yīng)用。 ????Ｕ形管式換熱器是管殼式換熱器的一種,它由管板、殼體、管束等零部件組成。在同樣直徑情況下,Ｕ形管換熱器的換熱面積最大;它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、密封性能高,在高溫、高壓下金屬耗量最小、造價(jià)最低;而且,由于Ｕ形管換熱器只有一塊管板,所以在換熱過程中熱補(bǔ)償性能好、承壓能力較強(qiáng),適用于高溫、高壓工況下操作。 ????1?。招喂芘帕性瓌t ????換熱管是換熱器中進(jìn)行換熱的元件。換熱管排列可采用正三角形排列,通過正三角形排列,在同一直徑管板面積上可排列最多的管數(shù)。正三角形排列時(shí),流體在垂直流向折流板缺口時(shí)正對(duì)換熱管,沖刷換熱管的外表面,提高換熱效果。此外,正三角形排列的流體流道截面小,有利于提高流速和換熱效率。為了優(yōu)化設(shè)計(jì)Ｕ形管式換熱器,Ｕ形管按以下原則排列: ????①換熱管的排列應(yīng)使整個(gè)管束完全對(duì)稱; ????②應(yīng)在規(guī)定的范圍內(nèi)全部布滿換熱管; ????③拉桿應(yīng)盡量均勻布置在管束的外邊緣。 ????在靠近折流板缺邊位置處應(yīng)布置拉桿,其間距應(yīng)小于或等于700ｍｍ,拉桿中心至折流板缺邊的距離應(yīng)盡量控制在換熱管中心距的(0.5～1.5)√3ｍｍ范圍內(nèi)。 ????2?。招喂苁綋Q熱器變化趨勢(shì)圖 ????表1為Ｕ形管式換熱器在設(shè)計(jì)溫度為20℃,設(shè)計(jì)壓力為4.0ＭＰａ下,直徑在400ｍｍ～2000ｍｍ范圍內(nèi)變化時(shí)的布管數(shù)、管板厚度以及換熱面積。 ????Ａ=πｄ0Ｌｎ-πｄ0ｎ1δｔｍ-πｄ0δn?ｎ ????式中?。痢獙?shí)際換熱面積,ｍｍ2 ????ｄ0———換熱管外徑,ｄ0=19ｍｍ ????ｎ1———穿過單塊折流板的換熱管數(shù) ????Ｌ———換熱管長(zhǎng)度,Ｌ=6ｍ ????δｔ———折流板的厚度,ｍｍ ????ｍ———折流板數(shù)δｎ———管板的厚度,ｍｍ ????ｎ———總換熱管數(shù) ?????????????? ????根據(jù)以上數(shù)據(jù),做出Ｕ形管式換熱器在不同直徑下的布管數(shù)、管板厚度以及換熱面積的變化趨勢(shì)圖,如圖1所示。 ????由圖1ａ可知,Ｕ形管式換熱器直徑在400ｍｍ～1200ｍｍ范圍內(nèi)變化時(shí),排管數(shù)的變化曲線為平滑的拋物線;直徑在1200ｍｍ～2000ｍｍ范圍內(nèi)變化時(shí)為4段斜直線,且斜率依次增大,可以看出排管數(shù)的變化程度隨直徑的增大而增大。直徑在400ｍｍ～1200ｍｍ范圍內(nèi)變化時(shí),換熱面積的增大曲線也為平滑的上升曲線;直徑在1200ｍｍ～2000ｍｍ范圍內(nèi)變化時(shí)為四段上升的斜線段,且斜率依次增大。 ??????????????????????? ????由圖1ｂ得知:直徑在400ｍｍ～1200ｍｍ范圍內(nèi)變化時(shí),管板厚度的變化曲線為拋物線;在1200ｍｍ～2000ｍｍ范圍內(nèi)變化時(shí)為四段上升的斜線段,且斜率依次增大。 ????根據(jù)圖1的曲線還可以看出,隨著Ｕ形管式換熱器直徑的不斷增大,換熱器的排管數(shù)、換熱面積和管板厚度的最優(yōu)值的取值范圍也隨著曲線的變化而各不相同。 ????3?。招喂苁綋Q熱器的優(yōu)化 ????對(duì)于管殼式換熱器的優(yōu)化設(shè)計(jì),既要考慮其換熱面積,又要考慮其經(jīng)濟(jì)性的影響。由圖1可以看出,Ｕ形管式換熱器直徑在400ｍｍ～2000ｍｍ范圍內(nèi)變化時(shí),排管數(shù)和換熱面積兩條曲線的變化趨勢(shì)基本上一致。所以,從經(jīng)濟(jì)性和換熱效率兩方面考慮,優(yōu)化設(shè)計(jì)Ｕ形管式換熱器的目標(biāo)就可以確定為:當(dāng)Ｕ形管式換熱器直徑在400ｍｍ～2000ｍｍ范圍內(nèi)變化時(shí),求換熱面積(或布管數(shù))的極大值和管板厚度的極小值。 ????從圖1和圖2還可以看出,換熱面積和管板厚度的變化趨勢(shì)圖均可被分為5個(gè)區(qū)間:400ｍｍ～1200ｍｍ;1200ｍｍ～1400ｍｍ;1400ｍｍ～1600ｍｍ;1600ｍｍ～1800ｍｍ;1800ｍｍ～2000ｍｍ。但是直徑在400ｍｍ～1200ｍｍ范圍內(nèi)的上升趨勢(shì)最大。 ????隨著能源的日益緊張和強(qiáng)化傳熱技術(shù)的進(jìn)展,換熱器將向緊湊型和重量輕方向發(fā)展。因此,本優(yōu)化設(shè)計(jì)即是求Ｕ形管式換熱器直徑在400ｍｍ～1200ｍｍ區(qū)間內(nèi)的最優(yōu)值。由圖1和圖2可知,換熱面積和管板厚度的趨勢(shì)圖都是拋物線,故擬定其表達(dá)式為:　　 ???????????? ????4　結(jié)論 ????綜上所述,本文以Ｕ形管式換熱器為研究對(duì)象,探討了其換熱管的排列型式和原則。運(yùn)用ＭＡＴＬＡＢ編程語(yǔ)言,繪制出了直徑在400ｍｍ～2000ｍｍ范圍內(nèi)的布管數(shù)、管板厚度以及換熱面積的變化趨勢(shì)圖,擬合出它們各自的變化曲線;并綜合考慮經(jīng)濟(jì)性和換熱效率兩方面的影響,對(duì)Ｕ形管式換熱器進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。 U型管式換熱器 　　管殼式換熱器的一種，屬石油化工設(shè)備，由管箱、殼體及管束等主要部件組成，因其換熱管成U形而得名。U 形管式換熱器僅有一個(gè)管板，管子兩端均固定于同一管板上，如圖1。 　　 ?? ?? 此類換熱器的特點(diǎn)是管束可以自由伸縮，不會(huì)因管殼之間的溫差而產(chǎn)生熱應(yīng)力，熱補(bǔ)償性能好；管程為雙管程，流程較長(zhǎng)，流速較高，傳熱性能較好；承壓能力強(qiáng)；管束可從殼體內(nèi)抽出，便于檢修和清洗，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)便宜。但管內(nèi)清洗不便，管束中間部分的管子難以更換，又因最內(nèi)層管子彎曲半徑不能太小，在管板中心部分布管不緊湊，所以管子數(shù)不能太多，且管束中心部分存在間隙，使殼程流體易于短路而影響殼程換熱。此外，為了彌補(bǔ)彎管后管壁的減薄，直管部分需用壁較厚的管子。這就影響了它的使用場(chǎng)合，僅宜用于管殼壁溫相差較大，或殼程介質(zhì)易結(jié) 　　垢而管程介質(zhì)清潔及不易結(jié)垢，高溫、高壓、腐蝕性強(qiáng)的情形。 17 三 英文文獻(xiàn) Mechanical Design of Heat Exchangers The many configurations and types of heat exchangers necessary for the variety of fluids and widerange of temperature and pressure encountered inthe chemical industry make choice of design a complex problem in economics The WIDE RANGE of applications of heat exchangers in the chemical industry has led to a variety of constructions. Many types have been designed to accommodate the simple fluids, solutions, or slurries which must be cooled, condensed, or boiled. The extremes of temperatures and the pressures involved in these processes have also been considered. Standard Heat Exchangers To suit the majority of cases, standard shell-and-tube heat exchangers have developed. The essential parts are the tube sheets, tube bundle, the heads, the shell, shell baffles, and inlet and outlet nozzles. In general, these can be obtained for operating pressures up to 600 p.s.i. and for sizes up to 1200 square feet of heat transfer surface. Straight tube, straight shell, fixed-tube sheet heat exchanger Heat exchanger tube pattern These standards, developed by fabrica-tors, are primarily described by the “Standards of Tubular Exchanger Manufacturing Association.” The fourth edition of this booklet has just been published. A further effort at construction standardization is presently being undertaken by the American Standards Association, through the efforts of Sectional Committee B-78, Standardization of Heat Exchangers for Chemical Industry Use.” Standardization reduces first costs, speeds delivery, and permits interchange of parts. In the chemical industry, because of its dynamic technology, write-off time for process equipment is relatively rapid. First cost is of prime importance, but the first cost of a heat exchanger must be considered, together with many other factors, for the choice of a heat exchanger design is a very complex problem in economics. Important variables in this problem are the cost of outage time or the cost of operating at reduced efficiencies because of fouling, corrosion, leakage, or structural failure. The cost of some modifications can be justified, such as those that permit chemical cleaning or facilitate plugging tubes or replacing surface. Additional costs can be justified when they are necessary to accommodate severe cyclic conditions, or when the fluids involved are lethal. Shell expansion joint Straight tube, floating head heat exchanger Standard U-tube heat exchanger Special Heat Exchangers Sometimes these factors lead to exchanger requirements not covered by the standard tubular exchanger, and nonstandard shell-and-tube exchangers come into the picture, as well as miscellaneous special types, involving coiled tubes, plates, extended surface, and unusual construction materials, such as graphite or glass. Basically, heat exchangers must be designed to be structurally sound for their intended service. Usually, pressure part thicknesses will be satisfactory if they meet the requirements of the ASME Code for Unfired Pressure Vessels. Beyond that, the TEMA Standards are used as a guide. The codes generally call for the use of materials conforming to the specifications of the ASTM. It is also the practice of many heat exchanger users to write their own more or less rigid specifications. Generally speaking, for the low pressure heat exchangers, fabrication requirements and corrosion allowances will be the governing factor in determining tube and shell thicknesses. Accommodating Mechanical and Chemical Cleaning An important consideration in most chemical plant applications is the fouling of the heat exchanger surface. Heat exchangers reflect this problem in a variety of construction details. Most head, channel, and cover plate designs permit ready access to tube ends so that the inside of tubes can be rodded clean. Where cleaning externally is important, the construction may permit removal of the entire tube bundle from the heat exchanger so that access to the outside of the tubes may be gained. While a tube pattern of triangular of space pitch is the most economical and materials, an in-line or square pitch tube pattern results in lanes for mechanical cleaning devices. Where chemical cleaning is possible, vents and drains are used as connections for circulating the solutions in and out. Reducing Stresses Due to Differential Expansion In the first heat exchanger drawing , a fixed-tube sheet arrangement is the simplest and least is shown. This expensive type of construction; but if the fluids on the tube side and shell side are of significantly different tem-peratures, so that the tubes and shell are at different temperatures, there will be a differential expansion between tubes and shell that might cause excessive stresses. The result: of these stresses may be fatigue failure, leaking tubes at the tube seats, or perhaps an acceleration of corrosion. To avoid these types of failures, construction modifications are introduced. One example is an expansion joint in the heat exchanger shell. Another common device is the floating tube sheet. While one end of the tube bundle is secured to the shell, the other end is permitted to float with packed seals to prevent leakage. The U-tube arrangement will accommodate differential expansion between tubes and shell and also different rates of expansion between adjacent tubes. ‘Note the flanged construcdon that permits disassembly and removal of the tube bundle. Bent tube heat exchanger Half-moon supports Disk-donut supports The use of bent tubes between fixed tube sheets is another ccepted means of accommodating differential expansions. An additional advantage claimed for this arrangement is the natural shedding of tube scale which accompanies tube flexing during heating and cooling. Directing Tube-Side and Shell-Side Flow Tube-side flow is channeled readily within the tubes, any number of passes using divider plates within the heat exchanger heads. On the shell side, a variety of devices are employed. Themost common is the half-moon baffling. These drilled plates, while directing the flow back and forth across the tubes, also act as tube supports or spacers. Another familiar baffle is the disk and donut. Longitudinal flow dividers may also be used and, if necessary, tubes may be supported with lattice arrangements which minimize flow obstruction. High pressure closure Tube rolled and seal-welded into tube sheet Preventing Erosion Erosion of heat exchangers in service is generally avoided by designing for low fluid velocities if the fluid is of an erosive nature. Two common mechanical devices are also employed in shell-and- tube exchangers to overcome this problem: the shell-side impingement baffle, and the tube-side bell-mouthed tube insert. Both are employed at fluid inlets. Seal-weld membranes Preventing leakage High pressure and leakage problems go together. A wide variety of standard gaskets are available to suit most applications. For very high pressures, a Bridgeman-type closure may be employed. This device takes advantage of the high pressure to effect the seal. For joining tubes to tube sheets, seal welding or strength welding may be necessary, besides the common tube roiling. For cover plates or closure heads, seal-welded membranes may be employed. These seals can be removed by using a cutter and then be rewelded. Constructions for Reducing Size and Cost When one of the fluids has a low heat transfer coefficient for a easonable pressure drop, the use of extended surface on the heat exchanger is often more economical, as for example, in the aircooled condenser used in the South- west. This surface takes on a number of different forms. Fins or studs may be welded on or mechanically attached to tubing. Some extended surface is produced by rolling or forming the fins from the base tube metal. In general, the least costly means involve mechanical attachment of extended surface, but the best thermal and mechanical bond required by severe service is obtained by welding, brazing, or rolling on the fins or studs. If the outside diameter of the finned surface is no greater than the outside diameter of expanded tube ends, the surface is termed "low fin," and the tubing may be used interchangeably with smooth tubing of the same diameter, thus lending itself well to standard constructions. Typical extended surface arrangements Extended surface may also be used inside tubes. This can be accomplished in cast tubes and also extruded tubes, and some special types of heat exchangers are available with this construction. Plate-type heat exchanger Spiral plate heat exchanger A compact and generally economical arrangement is sometimes achieved by employing plate-type heat exchangers. One such surface arrangement consists of an assembly of flat corrugated plates. Another form is the spiral plate exchanger. More recently, progress has been achieved in the design and fabrication of so-called “packed-surface” heat exchangers wherein extended surface is employed on both sides of the fluid-dividing plates. A variety of fabrication techniques has been developed to accomplish seal, manifolding, and general structural integrity of plate-type heat exchangers, although such exchangers are generally restricted to applications under 200 p.s.i. Provisions for Extreme Corrosion Resistance Where low volume and relatively low pressures and temperatures are in-volved, but highly corrosive conditions exist, impervious graphite and glass have been employed successfully as heat exchanger materials. Graphite can be formed in almost any shape and, thus, typical shell-and-tube heat exchanger designs can be used. The type may depend on whether the fluid on one side or on both sides of the heat exchanger is corrosive. One graphite exchanger arrangement consists of a block with passages in which the corrosive fluids are directed perpendicularly to one another. Glass is used to coat the inside or out side of metal tubes and to line the inside of shells in some heat exchanger constructions. Packed-surface heat exchanger Graphite block heat exchanger The structural strength of one material may be combined with the corrosive resistance of another by employing metallic cladding. A thin layer of stainless steel is often rolled or spot-welded to a less costly base material, such as carbon steel. Electrolytic or chemical plating is also employed to lay a corrosion-resistant film on a structural material. Sometimes fluids employed in a process may not be compatible with the same tubing material. In this case, it is possible to obtain a dual-metal tube, with one material, such as a nickel alloy, on one side and aluminum, for example, on the other. Such tubing is often produced by co-drawing in order to obtain a tight bond between the two materials. 四 英文翻譯 機(jī)械設(shè)計(jì)換熱器 許多配置和類型的換熱器所必需的各種液體和各種溫度,壓力的過程中所遇到的化學(xué)工業(yè)做出選擇設(shè)計(jì)得一個(gè)復(fù)雜的問題 廣泛的應(yīng)用在換熱器的化學(xué)工業(yè)已經(jīng)成功建成了各種不同的建筑。參與這些進(jìn)程的許多類型的設(shè)計(jì)，以適應(yīng)簡(jiǎn)單的液體的解決方案：泥漿必須冷卻，濃縮等或極端的溫度和壓力的參與，也被認(rèn)可。 換熱器標(biāo)準(zhǔn) 標(biāo)準(zhǔn)的管殼式換熱器的開發(fā)要滿足大多數(shù)情況下。其中重要組成部分是管板，管束的首長(zhǎng)，殼牌，殼牌擋板和進(jìn)風(fēng)口。一般而言，這些可經(jīng)營(yíng)壓力可達(dá)600防擴(kuò)散和規(guī)模高達(dá)1200平方英尺的傳熱表面。 直管，直殼固定管板換熱器 換熱管模式 左邊:三角間距 右邊:在行間距 這些標(biāo)準(zhǔn)，制定法布里卡-因子，主要是描述由“管式換熱器標(biāo)準(zhǔn)制造商協(xié)會(huì)?！薄Ｄ壳罢诮ㄔO(shè)的標(biāo)準(zhǔn)化正在進(jìn)行的美洲標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)的努力下斷面委員會(huì)β - 78 ，“標(biāo)準(zhǔn)化的換熱器化學(xué)工業(yè)使用?！? 標(biāo)準(zhǔn)化減少了第一次的費(fèi)用，交付的速度，并允許交換的部分。在化學(xué)工業(yè)，由于其動(dòng)態(tài)技術(shù)，注銷時(shí)間，工藝設(shè)備相對(duì)迅速。首先成本是最重要的，但第一次成本換熱器都必須加以考慮和許多其他因素，選擇換熱器設(shè)計(jì)是一個(gè)非常復(fù)雜的問題，經(jīng)濟(jì)學(xué)。成本停電時(shí)間或成本在降低經(jīng)營(yíng)效率是重要的變數(shù)。因?yàn)槲廴?，腐蝕，泄漏，或結(jié)構(gòu)上的失敗。一些費(fèi)用可以合理的修改，如那些允許或化學(xué)清洗便利堵管或更換表面。額外的費(fèi)用可當(dāng)他們的理由是必要的，以適應(yīng)嚴(yán)重循環(huán)條件時(shí)，或在流體參與，致命的。 殼牌伸縮縫 直管，浮頭式換熱器 標(biāo)準(zhǔn)U型管換熱器 特別式換熱器 有時(shí)，這些因素導(dǎo)致?lián)Q熱要求未涵蓋的管狀換熱器的標(biāo)準(zhǔn)，并非標(biāo)準(zhǔn)的管殼式換熱進(jìn)入，以及其他特殊類型，涉及卷曲管，板，延長(zhǎng)表面，和不尋常的施工材料，如石墨或玻璃。 基本上，熱交換器必須設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)要合理。通常情況下，如果他們符ASME規(guī)范的阻燃?jí)毫θ萜骶褪呛侠淼模?。除此之外，換熱標(biāo)準(zhǔn)有指導(dǎo)作用。這些守則一般要求使用的材料符合規(guī)格ASTM標(biāo)準(zhǔn)。這也是實(shí)踐中許多換熱器用戶寫自己或多或少的規(guī)范。一般而言，為低壓換熱器，制作要求和腐蝕因素要確定管殼厚度。 容納機(jī)械和化學(xué)清洗 一個(gè)重要的考慮因素在大多數(shù)化工廠應(yīng)用上是污垢的換熱器表面。熱交換器反映這一問題在不同的施工細(xì)節(jié)。渠道和蓋板設(shè)計(jì)允許隨時(shí)獲得管兩端，使管內(nèi)可柵干凈。清洗外部是重要的，建設(shè)可允許清除整個(gè)管束的換熱器，以便獲得外部的管可能上漲。 雖然管模式三角空間是最廉價(jià)和材料，一個(gè)在管模式清潔設(shè)備。凡化學(xué)清洗是可能的，噴口和水渠被用作循環(huán)連接的解決方案和退出。 由于脹差導(dǎo)致降低強(qiáng)度 固定管板安排是最簡(jiǎn)單和最不發(fā)達(dá)國(guó)家用的這個(gè)昂貴的建筑類型;但是，如果流體的管方和殼牌一邊是的顯著不同溫度下，使管和殼牌都在不同溫度下，將有差別擴(kuò)大管和外殼之間有可能產(chǎn)生過度的壓力。其結(jié)果是：這些壓力可能是疲勞破壞，泄漏管在管席位，或者加速腐蝕。為了避免這些類型的故障，介紹了建設(shè)修改。一個(gè)例子是一個(gè)伸縮縫在換熱器殼。另一種較常見的手段是浮動(dòng)管板。雖然一端管束擔(dān)保的外殼，另一端是允許的浮動(dòng)填料密封，以防止泄漏。那個(gè)U型管的安排，可容納管之間的差別擴(kuò)大和殼牌也有不同的利率和的擴(kuò)大相鄰管。 '注意：在法蘭建筑許可證拆卸和拆除管束。 彎曲管換熱器 半月支持 磁盤支持 使用彎曲管固定管板是另一種手段，可容納接受差別擴(kuò)大。另外一個(gè)優(yōu)點(diǎn)宣稱這一安是天然的脫落管規(guī)模伴隨管伸縮在加熱和冷卻。 導(dǎo)管方和殼側(cè)流 管端流動(dòng)渠道容易管內(nèi)，任何數(shù)量的通行證使用除法板換熱器內(nèi)的元首。殼體方面，在不同的設(shè)備被使用。那個(gè)最常見的是半月形。這些鉆鋼板，同時(shí)指導(dǎo)流動(dòng)來(lái)回跨越管，管也作為支持或間隔。另一個(gè)熟悉的擋板是磁盤。縱流分隔也可使用，如果有必要，管可支持格子安排盡量減少流通阻塞。 高壓封閉 軋管和密封焊接到管板 防腐蝕 換熱器腐蝕的服務(wù)一般是通過設(shè)計(jì)避免低流體的流動(dòng)速度，如果是一個(gè)糜爛的性質(zhì)。兩種常見的機(jī)械裝置還采用管殼式換熱為克服這個(gè)問題：在殼側(cè)撞擊擋板和管端喇叭口的管插入。兩者都是受雇于流體入口。 密封焊膜 防止泄漏 高壓和滲漏問題。各種各樣的標(biāo)準(zhǔn)墊圈，可滿足大多數(shù)應(yīng)用非常高的壓力，布里奇曼型關(guān)閉可能被應(yīng)用。這種裝置利用高壓力作用的印章。加入管子管板，密封焊或焊接強(qiáng)度，除了共同管攪動(dòng)。掩護(hù)板或關(guān)閉，密封焊接膜可被使用。這些可以使用切割機(jī)除去。 結(jié)構(gòu)化和降低成本 當(dāng)一個(gè)人的液體具有較低的傳熱系數(shù)在一個(gè)合理的壓降，使用延長(zhǎng)表面上的換熱器往往是更經(jīng)濟(jì)，例如，在空氣冷凝器用于西南。這表面上采取了一些不同的形式。鰭或螺栓可焊接或機(jī)械連接到油管。有些延長(zhǎng)表面生產(chǎn)滾動(dòng)或形成鰭從金屬管的基礎(chǔ)。一般情況下，最廉價(jià)的手段涉及機(jī)械表面附著的延長(zhǎng)，但最好的熱和機(jī)械債券所要求的嚴(yán)重的服務(wù)，得到了焊接，釬焊，或滾動(dòng)的鰭或螺栓。 如果外直徑的翅片表面不大于外直徑的擴(kuò)大管兩端，表面被稱為“低肋”并且油管可交替使用，光滑管的直徑相同，因此用于標(biāo)準(zhǔn)建設(shè) 擴(kuò)展表面也可使用內(nèi)部管。這可以鑄造管，也擠壓管，而一些特殊類型的換熱器，可與此建造。 典型表面狀延長(zhǎng) 契約和一般經(jīng)濟(jì)的安排，有時(shí)達(dá)到雇用板式換熱器。這樣一個(gè)表面安排平板瓦楞紙板， 沒有其他形式的螺旋板換熱器。最近，已取得很大進(jìn)展的設(shè)計(jì)和制造的所謂“包裝面” ，其中延長(zhǎng)熱交換器表面采用兩邊的流體劃分板塊。各種各樣的制造技術(shù)已經(jīng)開發(fā)完成印章， 一般結(jié)構(gòu)完整性，板式換熱器，盡管這種熱交換器一般僅限于申請(qǐng)200磅。 板式換熱器 螺旋板換熱器 規(guī)定極耐腐蝕性 低量和相對(duì)較低的壓力和溫度有關(guān)，但高度腐蝕性的條件存在，不透水的石墨和玻璃 已成功地為換熱器的材料。石墨可以形成幾乎任何形狀，因此，典型的管殼式換熱器的設(shè)計(jì)都可以使用。該類型可取決于流體一方或雙方的換熱器具有腐蝕性。交換安排由一個(gè)塊通道構(gòu)成，其中腐蝕性的液體是針對(duì)垂直彼此的。玻璃是用于涂層的內(nèi)部或外部的金屬管，并線的內(nèi)側(cè)彈在一些換熱器結(jié)構(gòu)。 便攜表面換熱器 石墨塊換熱器 結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的材料可以是一個(gè)抗侵蝕性的，另一種采用金屬包層。薄薄的一層不銹鋼往往推出或點(diǎn)焊一個(gè)成本較低的基礎(chǔ)材料，如碳素鋼。電解或化學(xué)鍍也雇用奠定耐腐蝕膜結(jié)構(gòu)材料。 有時(shí)流體就業(yè)過程中可能不符合同一油管材料。在這種情況下，有可能用上鋁管其中的材料，如鎳合金。這種管材生產(chǎn)的往往是制作，以便獲得最適合的材料。