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列管式冷卻器是目前化工及酒精生產(chǎn)上應(yīng)用廣的一種換熱器。它主要由殼體、管板、換熱管、封頭、折流擋板等組成。所需材質(zhì),可分別采用普通碳鋼、紫銅、或不銹鋼制作。
在進(jìn)行換熱時(shí),一種流體由封頭的連結(jié)管處進(jìn)入,在管流動(dòng),從封頭另一端的出口管流出,這稱之管程;另-種流體由殼體的接管進(jìn)入,從殼體上的另一接管處流出,這稱為殼程列管式冷卻器。
為了克服溫差應(yīng)力必須有溫差補(bǔ)償裝置,一般在管壁與殼壁溫度相差50℃以上時(shí),為安全起見(jiàn),換熱器應(yīng)有溫差補(bǔ)償裝置。但補(bǔ)償裝置(膨脹節(jié))只能用在殼壁與管壁溫差低于60~70℃和殼程流體壓強(qiáng)不高的情況。
一般殼程壓強(qiáng)超過(guò)0.6Mpa時(shí)由于補(bǔ)償圈過(guò)厚,難以伸縮,失去溫差補(bǔ)償?shù)淖饔茫蛻?yīng)考慮其他結(jié)構(gòu)。列管式冷卻器的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單、緊湊、造價(jià)便宜,但管外不能機(jī)械清洗。
此種列管式冷卻器管束連接在管板上,管板分別焊在外殼兩端,并在其上連接有頂蓋,頂蓋和殼體裝有流體進(jìn)出口接管。通常在管外裝置一系列垂直于管束的擋板。
同時(shí)管子和管板與外殼的連接都是剛性的,而管內(nèi)管外是兩種不同溫度的流體。因此,當(dāng)管壁與殼壁溫差較大時(shí),由于兩者的熱膨脹不同,產(chǎn)生了很大的溫差應(yīng)力,以至管子扭彎或使管子從管板上松脫,甚至毀壞換熱器。
換熱管直徑越小,換熱器單位體積的傳熱面積越大。因此,對(duì)于潔凈的流體管徑可取小些。但對(duì)于不潔凈或易結(jié)垢的流體,管徑應(yīng)取得大些,以免堵塞??紤]到制造和維修的方便,加熱管的規(guī)格不宜過(guò)多。
目前我國(guó)試行的系列標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定采用和兩種規(guī)格,對(duì)一般流體是適應(yīng)的。此外,還有,φ57×2.5的無(wú)縫鋼管和φ25×2,的耐酸不銹鋼管。按選定的管徑和流速確定管子數(shù)目,再根據(jù)所需傳熱面積,求得管子長(zhǎng)度。
實(shí)際所取管長(zhǎng)應(yīng)根據(jù)出廠的鋼管長(zhǎng)度合理截用。我國(guó)生產(chǎn)的鋼管長(zhǎng)度多為6m、9m,故系列標(biāo)準(zhǔn)中管長(zhǎng)有1.5,2,3,4.5,6和9m六種,其中以3m和6m更為普遍。
同時(shí),管子的長(zhǎng)度又應(yīng)與管徑相適應(yīng),一般管長(zhǎng)與管徑之比,即L/D約為4~6。管子的排列方式有等邊三角形和正方形兩種。與正方形相比,等邊三角形排列比較緊湊,管外流體湍動(dòng)程度高,表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)大。正方形排列雖比較松散,傳熱效果也較差,但管外清洗方便,對(duì)易結(jié)垢流體更為適用。