API板式换热器
API板式换热器广泛应用于化学工业、石油工业、冶金工业、造纸工业、医药、食品工业、纺织工业、电力工业、采暖空调及热水供应等。可满足各类冷却、加热、冷凝、浓缩、消毒和余热回收等工艺的需求。
板式换热器由高效传热波纹板片及框架组成,板片由螺栓夹紧在固定压紧板及活动压紧板之间,在换热器内部构成了许多流道,板与板之间用橡胶密封。多种胶垫可应用于名种腐蚀介质和温度。换热器内部由两种不同温度的流体通过板壁进行间接热交换和冷却,板片上人字形波纹能增加对流体的扰动,使流体在低速下能达到湍流状态,获得高的传热效果。并采用特殊结构,保证两种流体介质不会串漏。
中文名 API板式换热器 类 型 器材 属 性 工业用品 用 途 热转换
目录
1 主要特点
▪ 压力保护外壳
▪ 管道连接
▪ 锁紧螺栓
▪ 换热效率
▪ 换热器板片
▪ 可靠性
▪ 高效率
▪ 易维护
▪ 减少污垢
▪ 耐用性
▪ 可扩展性
▪ 低流量设计
▪ 多用性
▪ 可拆卸板尾
2 选型
3 注意事项
主要特点
压力保护外壳
根据ASME标准设计,而热交换板片的设计使之*外部强化.冲压板材带环氧漆保护意味着更 耐用和更长的寿命。
管道连接
有螺栓,螺纹,法兰和卫生级卡扣可选。
锁紧螺栓
是由镀锌合金钢或者是由不锈钢制成的,因此抗腐蚀并且易于开启.所有紧固件都可以很方便的从换热器一端拆下。
换热效率
API的板式换热器的*特设计使之拥有更高的换热系数,更小的换热面积,以及更低的成本投资。
换热器板片
相邻的板片间有无数个相互支撑点,整体性的强化使得换热器有更好的密封性和更大的操作压力。
可靠性
API板片的*特设计使得组装过程中可优化排列,以达到较佳的密封性能。
高效率
拥有更高换热系数和真正的逆流换热,API板式换热器可以实现1℃温度差换热,在技术和经济上可实现性为96%热交换。
易维护
通过CIP系统,逆流或者添加适当的清洁液,*拆卸,板式换热器就可以清洁。拧开拉紧螺栓,板片可以很方便地移除。
减少污垢
API板式换热器的污垢较少,因为高速旋转湍流产生的清洁效应会较大的减少污垢。
耐用性
在垫圈护套下,换热器板片在两侧都得到了整体性的强化,大大延长了使用寿命。
可扩展性
板片顺序可以根据需要调整,板片数量也可调整。这样,就可以在一个框架内安装数个部分,从而使得在一个单元内同时完成几个换热过程。
低流量设计
由于板行之间空隙非常狭小,Schmidt板式换热器只有少量的滞留液体,从而节约成本。
多用性
不同材料和较齐全的板型可以满足不同的换热需求。
可拆卸板尾
方便您直接清洗换热器表面以简化维护。
选型
我公司生产的板换均采用国际九十年代流行板型设计。传热、流阻、耐温性能与国外先进水平完全相同,主要零件均采用进口材料制做。单板传热面积从0.05m2/片—2m2/片的60余种规格和板型,总装机换热面积从0.5m2/台—700 m2/台之间的任意规格,可组成BR、BBR系列板式换热产品。本公司除供应单台产品外,还承担换热系统设计、安装及换热站成套设备的交钥匙工程。本公司产品完全按照国家相应标准制造验收。
注意事项
在选型时,请提供介质名称、处理量、热负荷、进出口温度、进出口压力等。
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,是目前应用较广的类型。
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 **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。图示为较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。
分类编辑
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**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。
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
*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。
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,导流板间距可根据较佳流速进行调节,结构坚固,能满足大流量甚至**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。
安装要点编辑
1)、热交换器应以较大工作压力的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)的较高点至建筑结构较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
产品标准
《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,例如在盐酸中,一般浓度越大腐蚀越严重。碳钢和不锈钢在浓度为50%左右的硫酸中腐蚀较严重,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、硫离子、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
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
目录
1 发展
2 分类
3 金属换热
▪ 间壁式
▪ 混合式
▪ 蓄热式
▪ 陶瓷
4 浮头式
▪ 设计要求
▪ 优缺点
5 注意事项
6 行业状况
▪ 概述
▪ 管壳式
7 涡流热膜换热器
▪ 概述
▪ 性能特点
8 新型
▪ 气动喷涂
▪ 螺旋折流
▪ 麻花管
▪ 螺旋管式
▪ 变声速压
9 腐蚀防护
▪ 腐蚀
▪ 防护
10 清洗
发展
换热器是一种在不同温度的两种或两种以**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较大的市场,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**过30亿元,食品工业也有近30亿元的市场。另外,航天*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著成绩。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较为广泛的换热器。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
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。 [1]
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。
金属换热
间壁式
夹套式换热器:
这种换热器是在容器外壁安装夹套制成,结构简单;但其加热面受容器壁面限制,传热系数也不高.为提高传热系数且使釜内液体受热均匀,可在釜内安装搅拌器.当夹套中通入冷却水或无相变的加热剂时,亦可在夹套中设置螺旋隔板或其它增加湍动的措施,以提高夹套一侧的给热系数.为补充传热面的不足,也可在釜内部安装蛇管. 夹套式换热器广泛用于反应过程的加热和冷却。
沉浸式蛇管换热器:
这种换热器是将金属管弯绕成各种与容器相适应的形状,并沉浸在容器内的液体中.蛇管换热器的优点是结构简单,能承受高压,可用耐腐蚀材料制造;其缺点是容器内液体湍动程度低,管外给热系数小.为提高传热系数,容器内可安装搅拌器
喷淋式换热器:
这种换热器是将换热管成排地固定在钢架上,热流体在管内流动,冷却水 从上方喷淋装置均匀淋下,故也称喷淋式冷却器.喷淋式换热器的管外是一层湍动程度较高的液膜,管外给热系数较沉浸式增大很多.另外,这种换热器大多放置在空气流通之处,冷却水的蒸发亦带走一部分热量,可起到降低冷却水温度,增大传热推动力的作用.因此,和沉浸式相比,喷淋式换热器的传热效果大有改善。套管式换热器套管式换热器是由直径不同的直管制成的同心套管,并由U形弯头连接而成.在这种换热器中,一种流体走管内,另一种流体走环隙,两者皆可得到较高的流速,故传热系数较大.另外,在套管换热器中,两种流体可为纯逆流,对数平均推动力较大。套管换热器结构简单,能承受高压,应用亦方便(可根据需要增减管段数目). 特别是由于套管换热器同时具备传热系数大,传热推动力大及能够承受高压强的优点。
板式换热器:
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。主体结构由换热板片以及板间的胶条组成。长期在市场占据主导地位,但是其体积大,换热效率低,更换胶条价格昂贵(胶条的更换费用大约占整个过程的1/3-1/2)。主要应用于液体-液体之间的换热,行业内常称为水水换热,其换热效率在5000w/m2.K。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.。由于中国新版GMP的推出,板式换热将逐渐退出食品,饮料,制药等卫生级别高的行业。
管壳式换热器:
管壳式换热器图解管壳式(又称列管式) 换热器是管壳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,内部装有平行管束或者螺旋管,管束两端固定于管板上。在管壳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。管子的型号不一,过程一般为直径16mm 20mm或者25mm三个型号,管壁厚度一般为1mm,1.5mm,2mm以及2.5mm。进口换热器,直径较低可以到8mm,壁厚仅为0.6mm。大大提高了换热效率,2012年来也在国内市场逐渐推广开来。管壳式换热器,螺旋管束设计,可以较大限度的增加湍流效果,加大换热效率。内部壳层和管层的不对称设计,较大可以达到4.6倍。这种不对称设计,决定其在汽-水换热领域的广泛应用。较大换热效率可以达到14000w/m2.k,大大提高生产效率,节约成本。同时,由于管壳式换热器多为金属结构,随着中国新版GMP的推出,不锈钢316L为主体的换热器,将成为饮料,食品,以及制药行业的必选。
双管板换热器 也称P型换热器:
该热换器是在管壳式换热器的两头各加一个管板,可以有效防止泄漏造成的污染。市场上国产品牌较少,价格昂贵,一般在10万元以上,进口可以到几十万,符合新版GMP规定,虽价格昂贵,但决定其市场广阔。
混合式
混合式热交换器是依靠冷、热流体直接接触而进行传热的,这种传热方式避免了传热间壁及其两侧的污垢热阻,只要流体间的接触情况良好,就有较大的传热速率。故凡允许流体相互混合的场合,都可以采用混合式热交换器,例如气体的洗涤与冷却、循环水的冷却、汽-水之间的混合加热、蒸汽的冷凝等等。它的应用遍及化工和冶金企业、动力工程、空气调节工程以及其它许多生产部门中。按照用途的不同,可将混合式热交换器分成以下几种不同的类型:(1)冷却塔(或称冷水塔)在这种设备中,用自然通风或机械通风的方法,将生产中已经提高了温度的水进行冷却降温之后循环使用,以提高系统的经济效益。例如热力发电厂或核电站的循环水、合成氨生产中的冷却水等,经过水冷却塔降温之后再循环使用,这种方法在实际工程中得到了广泛的使用。(2)气体洗涤塔(或称洗涤塔)在工业上用这种设备来洗涤气体有各种目的,例如用液体吸收气体混合物中的某些组分,除净气体中的灰尘,气体的增湿或干燥等。但其较广泛的用途是冷却气体,而冷却所用的液体以水居多。空调工程中广泛使用的喷淋室,可以认为是它的一种特殊形式。喷淋室不但可以像气体洗涤塔一样对空气进行冷却,而且还可对其进行加热处理。但是,它也有对水质要求高、占地面积大、水泵耗能多等缺点:所以,在一般建筑中,喷淋室已不常使用或仅作为加湿设备使用。但是,在以调节
废品回收可以节能环保,避免对地球产生过多的消耗负担。有利于我国循环经济的推进和发展。