U型管式換熱器是-應用于汽車、航空、石油化工、動力、醫藥、冶金、制冷、輕工、食品、工程機械等行業的一種通用換熱器設備,約占工藝設備總量的20%~70%。按其傳熱面的形狀和結構進行分類可分為管型換熱器、板型換熱器和其他形式換熱器。目前常用的U型管換熱器種類有浮頭式換熱器、固定管板式換熱器和U形管式換熱器,其中以浮頭式換熱器居多。固定管板式換熱器由于自身結構,應用的場合有限;浮頭式換熱器零部件多,易拆卸和清理,但檢修的工作量-,容易內漏;而U型管式換熱器的管板比固定管板式換熱器少,其-點就相應減少。此外,U型管式換熱器的殼程水壓試驗后烘干也比較容易,而且它的適用場合廣、檢修簡單、操作彈性-。如果換熱器的換熱面積小、殼程與管程的溫差較-或殼程介質很容易臟、管束表面需要經常清理地,一般都采用U型管式換熱器。
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,封頭內用隔板分成兩室,每根管子可自由伸縮,來解決熱補償問題。
單臺U型管式換熱器共有兩塊管板,中間擋板(隔板),U形換熱管,內導流筒等組成。 這種U型管換熱器有一半管束管內外介質的流動方向為并流,另一半管束管內外介質的流動方向為逆流。U型管式換熱器的雙管板之間一般采用聚液殼彼此連接。聚液殼可以用來調整管板間距且保證兩管板相互平行。同時,聚液殼用來封閉相鄰兩管板之間-出的氣(液)體,防止有-氣(液)體的外溢。聚液殼-和-處需分別設置放空口和放凈口,用于及時導出滲漏氣(液)體。如果殼程與管程之間溫差很-,為了降低殼程與管程管板與換熱管連接處的應力,應盡量降低短節的壁厚,-要時可增加一個膨脹節。
U型管換熱器詳細構造包括管箱、筒體、端板、U型管、支撐板;端板焊接在管箱的開口端,端板與筒體的開口端通過法蘭連接,筒體的內壁上設置有保溫層,端板上設置有管孔,筒體的內部空腔中設置由若干根U型管矩陣排列的U型管束;U型管束上間隔套設有若干塊與U型管束相垂直的支撐板;筒體上開設有進水口以及出水口;管箱上設置有冷媒-以及冷媒出口,各U型管的-穿過對應的管孔與冷媒-相連通,各U型管的出口穿過對應的管孔與冷媒出口相連通;在筒體的底部設置有導軌組件。本U型管換熱器具有熱交換效率-、使用--、安-可靠、易于拆卸的-點。
U型管換熱器設計:
U形管換熱器與其他類型換熱器的--區別是管束結構,在設計換熱管布局時應考慮換熱管的-小彎曲半徑尺i與分程隔板槽兩側相鄰管中心距s的關系。管徑越-,-小彎曲半徑就越-,-部分換熱管的-小彎曲半徑-于分程隔板槽兩側相鄰管中心距;且U形管彎曲-的彎曲半徑R應不小于兩倍的換熱管外徑,常用換熱管的-小彎曲半徑R可按照設計參數要求。 因此,為了保證適合分程隔板槽兩側相鄰管的中心距,-內層換熱管在排列時需要進行斜向交叉排列。如果-內層U形管之間的間距過-時,可設置假管或者擋板。
U型管式換熱器發展前景:
U型管換熱器是應用十分-的一種換熱器,從理論上講,柔性連接U型管式換熱器可用于任何使用普通U型管換熱器的場合,但作電站輔機時,尤為合適,主要產品有:低壓加熱器、中壓加熱器、熱網加熱器、-壓加熱器、疏水冷卻器、水熱交換器,蒸汽加熱器等。隨著密封技術的提-,-型密封產品的不斷出現。U型管換熱器的應用也會越來越-。
U型管換熱器--:
這類U型管換熱器型式與基本參數已系列化,JB/T4717-92、及中石化《浮頭式換熱器、冷凝器 U型管式換熱器系列--型式與參數》(第三版)2006.8,設計制造應遵循GB151-1999《管殼式換熱器》等-。
突出-勢
U型管換熱器特點:U型管換熱器結構簡單,只有一個管板,密封面少,運行可靠,造價低;管束可抽出,管間(殼程)清洗方便。-輕,適用于-溫和-壓的場合。管程清洗困難,管程流體-須是潔凈和不易結垢的物料,由于管子需要一定的彎曲半徑,故管板利用率低;管束-內層間距-,殼程易短路;內層管子不能更換,因而抱人率-。U形管式換熱器適用于管、殼壁溫差較-或殼程介質易結垢,而管程介質清潔不易結垢以及-溫、-壓、腐蝕性-的場合。一般-溫、-壓、腐蝕性-的介質走管內,可是-壓空間減小,密封易解決,并可節約材料和減少熱損失。
u型管換熱器-點:
1.結構緊湊,體形小,節省站房用地面積和建筑-度(占地面積為一般管殼式換熱器的1/2左右,-度可降30~40%)。節省建筑投資,便于設計布置,同時運行操作方便。
2.換熱性能-,熱媒出口溫度低,熱能利用率-,節能效果-。水力特性-,熱媒和被加熱水的流動阻力小,節能效果-。
3.傳熱系數-,節省換熱面積(TQN、TQK)U型管換熱器的傳熱系數(K值)比板式汽水換熱器的實際使用傳熱系數-一倍左右,換熱面積可減少40~60%。
4.U型管換熱器排出的凝結水溫度低(TQK)系列在65℃以下,(TQN)系列在80℃以下,既無漏汽損失,也不需要裝疏水器,管道系統簡單,散熱損失小。
5.U型管換熱器的管間間距比一般管殼式換熱器的管間間距-,每個換熱單元的尺寸和重量較小,便于維護清洗。
固定管板式換熱器與U型管換熱器區別:
1.固定管板式換熱器形式如下:
當管束與殼體的溫差太-而產生不同的熱膨脹時,常會使管子與管板的接口脫開,從而發生流體的泄露;為避-后患可在殼體上裝設膨脹節,但它只能減小而不能完-消除由于溫差而引起的熱應力。
2.U型管換熱器形式如下:
管束兩端固定在同一塊管板上,彎曲端不加固定,使每根管子具有自由伸縮的余地而不受其他管子及殼體的影響。
工作-理
U型管換熱器工作-理:
U型管換熱器屬于列管換熱器的一種,U型管換熱器的工作-理都熱量從-溫端傳遞至低溫-,U型管式換熱器管程每根管子都彎成U形,管子的兩端分別安裝在同一固定管板的兩側,并用隔板將封頭隔成兩室,每根管子都可以自動收縮,與其它管子和外殼無關,即使殼體與管子間溫差很-時也使用,實際生產中循環水冷卻-溫氣體便常用U型管式換熱器,U型管換熱器列管腐蝕或-后可只換芯子,但不宜清洗。
U型管換熱器-點及缺點:
U型管式換熱器為管殼式換熱器的一種。換殼式換熱器-致分為固定管板式、釜式浮頭式、U型管式、滑動管板式、填料函式及套管式等幾種。根據介質的種類、壓力、溫度、污垢和其他條件,管板與殼體的連接的各種結構型式特點,傳熱管的形狀與傳熱條件,造價,維修檢查方便等情況來選擇設計制造各種管殼式換熱器。U型管式換熱器與其他管殼式換熱器的區別主要是管子呈U型。
熱補償性-:
U型管式換熱器僅有一塊管板。它是將管子彎成U型,管子兩端固定在同一塊管板上。由于殼體和管子分開,管束可以自由伸縮,不會因管壁、殼壁之間的溫度差而產生熱應力,熱補償性-。
物美價廉:
管程為雙管程,流程較-,流速較-,傳熱性能-,承壓能力-。由-秦換熱器提供,因U型管式換熱器僅有一塊管板,且無浮頭,所以結構簡單,造價比其他換熱器-,管束可以從殼體內抽出,管外便于清洗,但管內清洗困難,所以管內的流體-須是情節及不易結垢的亟。
結構不緊湊:
由于傳熱管的結構型式關系,管子的更換除外側管子外,內部管子-部分不可能更換,管束中心部分存在間隙,所以流體易走短路,影響傳熱效果,故通常在此處設有假管或中間檔板以減少這-動死區。管板上排列的管子較少,結構不緊湊。
曲率參差:
U型管的彎管部分曲率不同,管子-度不一,因而物料分布不如固定管板式換熱器均勻。管子因滲漏而堵死后,將造成傳熱面積的損失。
技術參數
U型管式換熱器,U型管換熱器技術參數表:
DN |
N |
N① |
中心排管數 |
管程流通面積,m² |
換熱面積,A②,m² |
|||||||
d×δt |
L=3m |
L=6m |
||||||||||
19 |
25 |
19 |
25 |
19×2 |
25×2 |
25×2.5 |
19 |
25 |
19 |
25 |
||
325 |
2 |
38 |
13 |
11 |
6 |
0.0067 |
0.0045 |
0.0041 |
13.4 |
6.0 |
27.0 |
12.1 |
4 |
30 |
12 |
5 |
5 |
0.0027 |
0.0021 |
0.0019 |
10.6 |
5.0 |
21.3 |
11.2 |
|
426 |
2 |
77 |
30 |
15 |
0.0136 |
0.0111 |
0.0111 |
0.0100 |
26.9 |
14.7 |
54.5 |
29.8 |
400 |
4 |
68 |
28 |
8 |
7 |
0.0060 |
0.0048 |
0.0044 |
23.8 |
12.9 |
48.2 |
26.1 |
500 |
2 |
128 |
57 |
19 |
10 |
0.0227 |
0.0197 |
0.0179 |
44.5 |
26.1 |
90.5 |
53.0 |
4 |
114 |
56 |
10 |
9 |
0.0101 |
0.0097 |
0.0088 |
39.7 |
25.7 |
80.5 |
52.1 |
|
600 |
2 |
199 |
94 |
23 |
13 |
0.0352 |
0.0326 |
0.0295 |
69.1 |
42.9 |
140.3 |
87.3 |
4 |
184 |
90 |
12 |
11 |
0.0163 |
0.0155 |
0.0141 |
63.9 |
41.1 |
129.7 |
83.5 |
|
700 |
2 |
276 |
129 |
27 |
15 |
0.0492 |
0.0453 |
0.0141 |
|
|
194.1 |
119.4 |
4 |
258 |
128 |
12 |
13 |
0.0228 |
0.0221 |
0.0201 |
|
|
181.4 |
118.4 |
|
800 |
2 |
367 |
182 |
31 |
17 |
0.0650 |
0.0630 |
0.0571 |
|
|
257.7 |
168.0 |
4 |
346 |
176 |
16 |
15 |
0.0306 |
0.0304 |
0.0276 |
|
|
242.8 |
162.5 |
|
900 |
2 |
480 |
231 |
35 |
19 |
0.0850 |
0.0800 |
0.0725 |
|
|
336.2 |
212.8 |
4 |
454 |
226 |
16 |
17 |
0.0402 |
0.0391 |
0.0355 |
|
|
317.8 |
208.2 |
|
1000 |
2 |
603 |
298 |
39 |
21 |
0.1067 |
0.1032 |
0.0936 |
|
|
421.5 |
273.9 |
4 |
576 |
292 |
20 |
19 |
0.0510 |
0.0505 |
0.0458 |
|
|
402.4 |
268.4 |
|
1100 |
2 |
738 |
363 |
43 |
24 |
0.1306 |
0.1257 |
0.1140 |
|
|
514.6 |
332.9 |
4 |
706 |
355 |
20 |
21 |
0.0625 |
0.0616 |
0.0559 |
|
|
492.2 |
326.5 |
|
1200 |
2 |
885 |
436 |
47 |
26 |
0.1566 |
0.1510 |
0.1369 |
|
|
615.8 |
399.0 |
4 |
852 |
428 |
24 |
21 |
0.0754 |
0.0741 |
0.0672 |
|
|
592.6 |
391.7 |
①排管數按正方形旋轉45°排列計算。
②計算換熱面積按不銹鋼光管及公稱壓力2.5MPa的管板的厚度確定。