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较广的一种换热器。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
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**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**。
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较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。较高可达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,涡流热膜换热器的较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,显著增大传热系数。
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
*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。
管式换热器
管式(又称管壳式、列管式) 换热器是较典型的间壁式换热器,它在工业上的应用有着悠久的历史,而且至今仍在所有换热器中占据主导地位。 管式换热器主要有壳体、管束、管板和封头等部分组成,壳体多呈圆形,内部装有平行管束,管束两端固定于管板上。
中文名 管式换热器 外文名 tube heat exchanger 基本概念 流体在管内流动,其行程称为管程 常见分类 固定管板式 其它相关 涡流热膜换热器 特 点 高效节能
基本介绍
在管式换热器内进行换热的两种流体,一种在管内流动,其行程称为管程;一种在管外流动,其行程称为壳程。管束的壁面即为传热面。为提高管外流体给热系数,通常在壳体内安装一定数量的横向折流档板。折流档板不仅可防止流体短路,增加流体速度,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。常用的档板有圆缺形和圆盘形两种,前者应用更为广泛.。流体在管内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。为提高管内流体的速度,可在两端封头内设置适当隔板,将全部管子平均分隔成若干组。这样,流体可每次只通过部分管子而往返管束多次,称为多管程。同样,为提高管外流速,可在壳体内安装纵向档板使流体多次通过壳体空间,称多壳程。在管式换热器内,由于管内外流体温度不同,壳体和管束的温度也不同。
常见分类
固定管板式
固定管板式换热器是将两端管板直接与壳体焊接在一起。主要由外壳、管板、管束、封头等主要部件组成。壳体中设置有管束,管束两端采用焊接、胀接或胀焊并有的方法将管子固定在管板上,管板外周围和封头法兰用螺栓紧固。固定管板式换热器的结构简单、造价低廉、制造容易、管程清洗检修方便,但壳程清洗困难,管束制造后有温差应力存在。当换热管与壳体有较大温差时,壳体上还应设有膨胀节 。
浮头式
浮头式换热器一端管板固定在壳体与管箱之间,另一端管板可以在壳体内自由移动,也就是壳体和管束热膨胀可自由。故管束和壳体之间没有温差应力。一般浮头可拆卸,管束可以自由地抽出和装入。浮头式换热器的这种结构可以用在管束和壳体有较大温差的工况。管束和壳体的清洗和检修较为方便,但它的结构相对比较复杂,对密封的要求也比较高。
U型管式
U形管式换热器是将换热管炜成U形,两端固定在同一管板上。由于壳体和换热管分开,换热管束可以自由伸缩,不会由于介质的温差而产生温差应力。U形管换热器只有一块管板,没有浮头,结构比较简单。管束可以自由的抽出和装入,方便清洗,具有浮头式换热器的优点,但由于换热管做成半径不等的U形弯,较外层换热管损坏后可以更换外,其它管子损坏只能堵管。同时,它与固定管板式换热器相比,由于换热管受弯曲半径的限制它的管束中心部分存在空隙,流体很容易走短路,影响了传热效果。
u型管换热器
u型管换热器(2张)
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
*维修
其它相关
涡流热膜
概述
涡流热膜换热器是管式换热器的一种,采用较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。较高可达10000W/m2℃。
据「换热设备推广中心】介绍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。
涡流热膜换热器的较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。
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。
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,显著增大传热系数。
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。
钛管
钛管质量轻,强度高,机械性能优越。它广泛应用于热交换设备,如列管式换热器、盘管式换热器、蛇形管式换热器、冷凝器、蒸发器和输送管道等。很多核电工业把钛管作为其机组标准用管。
中文名 钛管 供应规格 直径 φ4~114mm 长度 15m以内 壁厚 δ0.2~4.5mm
目录
1 简介
2 规格和说明
3 生产工艺
4 生产标准
5 合金化
6 钛合金元素
7 分类
8 用途
9 钛合金知识
简介
钛管按照使用要求和性能的不同执行两个国家标准:GB/T3624-2010 GB/T3625-2007 ASTM 337 338
供应牌号:TA0,TA1,TA2,TA9,TA10,BT1-00,BT1-0,Gr1,Gr2
钛管规格和说明
牌号
供应状态
制造方法
外经(mm)
壁厚(mm)
0.5
0.6
0.8
1.0
1.25
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
4.5
TA1TA2TA9TA10
退火状态(M)
冷轧(冷拔)
10-15
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﹥15-20
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﹥20-30
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﹥30-40
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﹥40-50
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﹥50-60
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﹥60-80
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焊接
16
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19
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25、27
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31、32、33
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38
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50
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63
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焊接—轧制
6-10
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﹥10-15
○
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﹥15-20
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﹥20-25
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﹥25-30
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注:“○”表示可以生产的规格
生产工艺
钛管生产工艺有很多种,这里以冷弯加工的方式为例介绍。工艺图如右图。
生产标准
一引用标准
1. GB 228 金属拉伸实验方法
2. GB 224 金属管液压实验方法
3. GB 226 金属管压扁实验方法
4. GB/T3620.1 钛及钛合良好号和化学成分
5. GB/T3620.2 钛及钛合金加工产品化学成分及成分允许偏差
二技术要求
1. 钛及钛合金管的化学成分应符合GB/T3620.1的规定,需方复验时,铭坤钛业化学成分的允许偏差符合GB/T3620.2的规定。
2.管材外径的允许偏差应符合表一规定。
3. 管材壁厚的允许偏差应不**过其名义壁厚的±12.5%,管材壁厚的允许偏差不适用于钛焊接管的焊缝处。
4. 管材的长度应符合表二规定。
5. 管材的定尺或倍尺长度应在其不定尺长度范围内,定尺长度的允许偏差为+10mm,倍尺长度还应计入管材切断时的切口量,每个切口量应为5mm。 表一
钛管材外径的允许偏差(mm)
外径
3~10
>10~30
>30~50
>50~80
>80~100
>100
允许偏差
±0.15
±0.30
±0.50
±0.65
±0.75
±0.85
表二
管材的长度(mm)
钛无缝管
外径
≤15
不定尺长度
500~400
15
500~900
钛焊接管
壁厚
0.5~1.25
500~1500
1.25~2.0
500~6000
钛焊接-轧制管
壁厚
2.0~2.5
500~4000
0.5~0.8
500~8000
>0.8~2.0
500~5000
合金化
钛合金是以钛为基础加入其他元素组成的合金。钛有两种同质异晶体:882℃以下为密排六方结构α钛,882℃以上为体心立方的β钛。
合金元素根据它们对相变温度的影响可分为三类:
①稳定α相、提高相转变温度的元素为α稳定元素,有铝、碳、氧和氮等。其中铝是钛合金主要合金元素,它对提高合金的常温和高温强度、降低比重、增加弹性模量有明显效果。
②稳定β相、降低相变温度的元素为β稳定元素,又可分同晶型和共析型二种。 应用了钛合金的产品
前者有钼、铌、钒等;后者有铬、锰、铜、铁、硅等。
③对相变温度影响不大的元素为中性元素,有锆、锡等。
氧、氮、碳和氢是钛合金的主要杂质。氧和氮在α相中有较大的溶解度,对钛合金有显著强化效果,但却使塑性下降。通常规定钛中氧和氮的含量分别在0.15~0.2%和0.04~0.05%以下。氢在α相中溶解度很小,钛合金中溶解过多的氢会产生氢化物,使合金变脆。通常钛合金中氢含量控制在 0.015%以下。氢在钛中的溶解是可逆的,可以用真空退火除去。 [1]
钛合金元素
钛合金是以钛为基加入其他元素组成的合金。钛有两种同质异晶体:882℃以下为密排六方结构α钛,882℃以上为体心立方的β钛。合金元素根据它们对相变温度的影响可分为三类:①稳定α相、提高相转变温度的元素为α稳定元素,有铝、碳、氧和氮等。其中铝是钛合金主要合金元素,它对提高合金的常温和高温强度、降低比重、增加弹性模量有明显效果。②稳定β相、降低相变温度的元素为β稳定元素,又可分同晶型和共析型二种。前者有钼、铌、钒等;后者有铬、锰、铜、铁、硅等。③对相变温度影响不大的元素为中性元素,有锆、锡等。
氧、氮、碳和氢是钛合金的主要杂质。氧和氮在α相中有较大的溶解度,对钛合金有显著强化效果,但却使塑性下降。通常规定钛中氧和氮的含量分别在0.15~0.2%和0.04~0.05%以下。氢在α相中溶解度很小,钛合金中溶解过多的氢会产生氢化物,使合金变脆。通常钛合金中氢含量控制在 0.015%以下。氢在钛中的溶解是可逆的,可以用真空退火除去。
分类
钛是同素异构体,熔点为1720℃,在低于882℃时呈密排六方晶格结构,称为α钛;在882℃以上呈体心立方品格结构,称为β钛。利用钛的上述两种结构的不同特点,添加适当的合金元素,使其相变温度及相分含量逐渐改变而得到不同组织的钛合金(titanium alloys)。室温下,钛合金有三种基体组织,钛合金也就分为以下三类:α合金,(α+β)合金和β合金。中国分别以TA、TC、TB表示。
α钛合金
它是α相固溶体组成的单相合金,不论是在一般温度下还是在较高的实际应用温度下,均是α相,组织稳定,耐磨性**纯钛,抗氧化能力强。在500℃~600℃的温度下,仍保持其强度和抗蠕变性能,但不能进行热处理强化,室温强度不高。
β钛合金
它是β相固溶体组成的单相合金,未热处理即具有较高的强度,淬火、时效后合金得到进一步强化,室温强度可达1372~1666MPa;但热稳定性较差,不宜在高温下使用。
α+β钛合金
它是双相合金,具有良好的综合性能,组织稳定性好,有良好的韧性、塑性和高温变形性能,能较好地进行热压力加工,能进行淬火、时效使合金强化。热处理后的强度约比退火状态提高50%~**;高温强度高,可在400℃~500℃的温度下长期工作,其热稳定性次于α钛合金。
三种钛合金中较常用的是α钛合金和α+β钛合金;α钛合金的切削加工性较好,α+β钛合金次之,β钛合金较差。α钛合金代号为TA,β钛合金代号为TB,α+β钛合金代号为TC。
钛合金按用途可分为耐热合金、高强合金、耐蚀合金(钛-钼,钛-钯合金等)、低温合金以及特殊功能合金(钛-铁储氢材料和钛-镍记忆合金)等。典型合金的成分和性能见表。
热处理 钛合金通过调整热处理工艺可以获得不同的相组成和组织。一般认为细小等轴组织具有较好的塑性、热稳定性和疲劳强度;针状组织具有较高的持久强度、蠕变强度和断裂韧性;等轴和针状混合组织具有较好的综合性能。
用途
钛合金具有强度高而密度又小,机械性能好,韧性和抗蚀性能很好。另外,钛合金的工艺性能差,切削加工困难,在热加工中,非常容易吸收氢氧氮碳等杂质。还有抗磨性差,生产工艺复杂。钛的工业化生产是1948年开始的。航空工业发展的需要,使钛工业以平均每年约 8%的增长速度发展。目前世界钛合金加工材年产量已达4万余吨,钛合良好号近30种。使用较广泛的钛合金是Ti-6Al-4V(TC4),Ti-5Al-2.5Sn(TA7)和工业纯钛(TA1、TA2和TA3)。
钛合金主要用于制作飞机
根据节能减排的要求,我们在为了解决再生资源回收利用问题,来促进经济社会可持续发展。整合有限的资源构造再生资源回收、分拣、转运、加工利用、集中处理为一体的产业化格局。近几年,我国的再生资源回收利用行业得到**的发展。