講述管殼式換熱器的構造特點

管殼式換熱器由殼體、傳熱管制、管板、折流板（擋板）和管箱等部件組成。殼體多為圓筒形，內(nèi)部裝有管制，管制兩頭固定在管板上。（2）雜質：有害雜質包括氯離子、硫離子、離子、氨離子等，這些雜質在某些情況下會引起嚴重腐蝕（3）溫度：腐蝕是一種化學反應，溫度每提升10℃，腐蝕速度約增加1~3倍，但也有例外。進行換熱的冷熱兩種流體，一種在管內(nèi)活動，稱為管程流體；另一種在管外活動，稱為殼程流體。為進步管外流體的傳熱分系數(shù)，通常在殼體內(nèi)裝置若干擋板。

擋板可進步殼程流體速度，迫使流體按規(guī)則旅程屢次橫向經(jīng)過管制，增強流體湍流程度。換熱管在管板上可按等邊三角形或正方形擺放。順流時，入口處兩流體的溫差，并沿傳熱表面逐漸減小，至出口處溫差為。等邊三角形擺放較緊湊，管外流體湍動程度高，傳熱分系數(shù)大；正方形擺放則管外清洗便利，適用于易結垢的流體。流體每經(jīng)過管制一次稱為一個管程。

   每經(jīng)過殼體一次稱為一個殼程。圖示為簡略的單殼程單管程換熱器，簡稱為1-1型換熱器。管殼式換熱器填料函式換熱器填料函式換熱器其結構特點是管板只有一端與殼體固定連接，另一端采用填料函密封。為進步管內(nèi)流體速度，可在兩頭管箱內(nèi)設置隔板，將悉數(shù)管子均分紅若干組。這樣流體每次只經(jīng)過部分管子，因而在管制中往復屢次，這稱為多管程。相同，為進步管外流速，也可在殼體內(nèi)裝置縱向擋板，迫使流體屢次經(jīng)過殼體空間，稱為多殼程。多管程與多殼程可合作使用。

換熱器求購信息:列管式換熱器按不同方式的不同分類:

1、固定管板式固定管板式換熱器的兩端管板和殼體制成一體，當兩流體的溫度差較大時，在外殼的適當位置上焊上一個補償圈，（或膨脹節(jié)）。當殼體和管束熱膨脹不同時，補償圈發(fā)生緩慢的彈性變形來補償因溫差應力引起的熱膨脹。特點：結構簡單，造價低廉，殼程清洗和檢修困難，殼程必須是潔凈不易結垢的物料。熱管是由美國發(fā)明的，被用于航天技術和核反應堆，以解決向陽面和背陰面受熱不均勻。2、U形管式 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(nèi)用隔板分成兩室，每根管子可自由伸縮，來解決熱補償問題。特點：結構簡單，質量輕，適用于高溫和高壓的場合。管程清洗困難，管程流體必須是潔凈和不易結垢的物料。3、浮頭式 換熱器兩端的管板，一端不與殼體相連，該端稱浮頭。管子受熱時，管束連同浮頭可以沿軸向自由伸縮，完全消除了溫差應力。特點：結構復雜、造價高，便于清洗和檢修，完全消除溫差應力，應用普遍。

對于完成某一任務的換熱器,往往有多個選擇,如何確定的換熱器,是換熱器優(yōu)化的問題,即采用優(yōu)化方法使設計的換熱器滿足的目標函數(shù)和約束條件。本文主要針對管殼式水冷卻器冷卻水出口溫度的優(yōu)化問題,利用一般優(yōu)化設計的原理和方法,以操作費用為優(yōu)化目標,給出相應的目標函數(shù),并用MATLAB語言編寫了計算程序,后給出了一個計算實例。在換熱器設計中,目標函數(shù)是指包括設備費用和操作費用在內(nèi)的總費用。本文主要針對管殼式水冷卻器冷卻水出口溫度的優(yōu)化問題,利用一般優(yōu)化設計的原理和方法,以操作費用為優(yōu)化目標,給出相應的目標函數(shù),并用MATLAB語言編寫了計算程序,后給出了一個計算實例。

1目標函數(shù)

　　對于以水為冷卻介質的管殼式冷卻器,進口水溫一定時,由傳熱學的基本原理分析可知,冷卻水的出口費用將影響傳熱溫差,從而影響換熱器的傳熱面積和投資費用。熱管一端受熱時管內(nèi)工質汽化，從熱源吸收汽化熱，汽化后蒸汽向另一端流動并遇冷凝結向散熱區(qū)放出潛熱。若冷卻水出口溫度較低,所需的傳熱面積可以較小,即換熱器的投資費用減少;但此時的冷卻水的用量則較大,所需的操作費用增加,所以存在使設備費用和操作費用之和為的冷卻水出口溫度。

　　設換熱器的年固定費用FA = KF.CA.A (1)式中FA———換熱器的年固定費用,元;KF———換熱器的年折舊率, 1 /y;CA———換熱器單位傳熱面積的投資費用,元/m2 ;A———換熱器的傳熱面積,m2。但換熱器的選擇主要取決于不同的介質和溫度，差異較大的換熱器有利于節(jié)約成本和保護環(huán)境。換熱器的年操作費用FB =Cu?WuHy/1000 (2)式中FB———換熱器的年操作費用,元;Cu———單位質量冷卻水費用,元/噸;Wu———換熱器冷卻水用量, kg/h;Hy———換熱器每年運行時間, h。因此換熱器的年總費用即目標函數(shù)F = FA FB = KFCAA Cu?WuHy/1000 (3)2A與Wu的數(shù)學模型———熱平衡方程換熱器的熱負荷為Q =GcPi ( T1 - T2 ) (4)式中Q———換熱器的熱負荷, kJ /h;G———換熱器熱介質處理量, kg/h;cpi———熱流體介質比熱容, kJ / ( kg?℃) ;T1、T2———熱流體的進出口溫度,℃。

管殼式換熱器結構及制造標準

管殼式換熱器：是以封閉在殼體中管束的壁面作為傳熱面的間壁式換熱器，這種換熱器結構較簡單、操作可靠，可用各種結構材料（主要是金屬材料）制造，能在高溫、高壓下使用，是目前應用廣的類型。D型封頭：特種高壓型，適用于特殊高壓的工況（管箱焊在管板上）N型封頭：帶管板和可拆蓋，管束不可拆，此種封頭經(jīng)濟性，接近管板容易。（設計制造遵循標準：國外 TEMA   ASME   國內(nèi)  GB151、GB150）

換熱器封頭選取原則

1、管殼側是否需要清洗；

2、是否需要移動管束；

3、是否需要考慮熱膨脹；

前封頭類型：A、B、C、D、N

后封頭類型：L、M、N、P、S、T、W

后封頭又分為固定式、浮頭式以及U型管，相對于固定式，浮頭式造價更高、需要更大的殼徑、低的換熱效果（由于泄漏流C的存在），優(yōu)點則是一端具有自由度可以處理好熱膨脹問題。