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管壳式换热机组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,以减少热应力。根据补偿措施,该设备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,减小了热应力;且整个管束可从壳体中抽出,便于机械清洗和检修。这种类型的管壳式换热机组应用广泛,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。此种换热器减小了热应力,结构比浮头式简单,但管程不好清洗。
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4、涡流热膜换热器。涡流热膜换热器采用新的涡流热膜传热方式,通过改变流体运动状态来增加传热,当介质经过涡流管表面时,冲刷管子表面,从而提高换热效率,高可达10000W/m2℃。同时这种结构实现了耐腐蚀、耐温、耐压、少结垢功能。其它类型的管壳式换热机组的流体通道为固定方向流形式,在换热管表面形成绕流,对流换热系数减小。
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