1、按照結(jié)構(gòu)分類
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固定管板換熱器
固定管板式換熱器(圖1)的管板焊在殼體的兩端,換熱管的兩端固定在管板上。它的端蓋可以是可拆卸的(例如AEL),不可拆卸的(例如BEM),整體管板形式的例如(NEN)。
固定管板式換熱器的主要優(yōu)點(diǎn)是價格便宜,因為它的結(jié)構(gòu)簡單。事實上,固定管板式換熱器如果不需要膨脹節(jié)那它就是最、便、宜的。
固定管板式換熱器的其他優(yōu)點(diǎn):拆掉端蓋或閥蓋以后換熱管內(nèi)部能清洗,由于這里沒有法蘭連接,所以最大限度的降低了殼程的泄露風(fēng)險。
管殼式換熱器的缺點(diǎn):由于管束是固定在殼體上的,不能拆卸,換熱管外部不能進(jìn)行機(jī)械清洗。因此它適用于殼程為清潔流體的情況。但是,如果有合適的化學(xué)清洗方法,管殼式換熱器也可用于殼程側(cè)流體比較臟的工況。
如果管程流體和殼程流體的溫差比較大,管板無法承受兩側(cè)的應(yīng)力差,那么殼程側(cè)就需要加一個膨脹節(jié)。這在一定程度上削弱了固定管板式換熱器價格便宜的優(yōu)勢。
U型管換熱器
U型管換熱器 顧名思義,U型管換熱器中換熱管被彎成U型(圖2),這里只有一個管板,但是節(jié)約的這一個管板的費(fèi)用被換熱管的彎曲費(fèi)用以及較大的殼體尺寸(由于最小彎曲半徑的限制)所抵消了,這使得它的費(fèi)用與固定管板式換熱器的費(fèi)用相差不多。
U型管換熱器的優(yōu)勢:由于U型管換熱器管束的一端是自由的,管束可以隨應(yīng)力伸長和收縮。另外換熱管的外表面是可以進(jìn)行機(jī)械清洗的,因為管束是可以拆出來的。
U型管換熱器的缺點(diǎn):換熱管內(nèi)部不能有效的清洗,清洗需要靈活的端部鉆桿。因此U型管換熱器一般不用于管程流體比較臟的工況。
圖1
圖2
浮頭式換熱器
浮頭式換熱器是換熱器中功能應(yīng)用范圍最、廣的,同時也是成本最高的。這種結(jié)構(gòu),一個管板與殼體相對固定,而另一個管板可以在殼體內(nèi)移動,允許管束在殼體內(nèi)自由伸縮,而且管束的內(nèi)外表面都可以進(jìn)行機(jī)械清洗。因此,浮頭式換熱器可以用于管程和殼程物料都比較臟的工況—標(biāo)準(zhǔn)的用于不清潔流體工況的換熱器,例如在煉油廠中。
浮頭的結(jié)構(gòu)有很多種,最常見的兩種是勾圈式浮頭結(jié)構(gòu)S和結(jié)構(gòu)T。
勾圈式浮頭結(jié)構(gòu)(TEMA-S)(圖3)是化學(xué)加工工業(yè)(CPI)中最常見的結(jié)構(gòu),用螺栓將浮頭蓋和浮動管板通過一個巧妙的分體式(兩半圓)勾圈固定在一起。浮頭封蓋位于外殼端部以外,由一個更大的直徑的端蓋包住。如果要拆換熱器,先拆掉殼體端蓋,再拆掉勾圈,最后拆掉浮頭蓋。然后管束就可以從換熱器的固定端拆除了。
在TEMA T結(jié)構(gòu)中(圖4),整個管束包含浮頭蓋都可以從換熱器的固定端抽出,因為殼體的直徑比浮頭法蘭的直徑大。浮頭蓋直接用螺栓連接到浮動端的管板處,因此就不需要勾圈了。
這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)在于我們可以不用拆除殼體也不用拆除浮頭蓋就可以將管束抽出來,因此節(jié)約了維修的時間。這種結(jié)構(gòu)尤其適用于當(dāng)釜式重沸器的加熱介質(zhì)比較臟的工況,因為這時候U型管是不適用的。由于它擴(kuò)大了的殼體,這種換熱器是所有換熱器中最昂貴的。
還有兩種浮頭結(jié)構(gòu),一種是外包填料函式(TEMA-P)和外包套環(huán)式(TEMA-W)見(圖1),然而由于他們比較容易泄漏,因此只能用于無毒無害壓力和溫度適中的工況(40Kg/㎡和300℃以下)。
圖3
圖4
2、按用途分類
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換熱器的介質(zhì)基本上都是用于單相流體,(比如加熱或冷卻液體或氣體)或者是兩相流體(蒸發(fā)或冷凝)。
因為換熱器分管程和殼程兩部分,所以將有幾種組合。
大致可以分為以下幾種工況:
單相流體:管程和殼程均為單相流體。
冷凝:一程冷凝另一程為單相流體。
蒸發(fā):一程蒸發(fā)另一程為單相流體。
蒸發(fā)/冷凝:一程冷凝另一程蒸發(fā)。
通常按以下方式命名:
換熱器:兩側(cè)均為單相的工藝流體(即,非公用設(shè)施)。
冷卻器:一側(cè)為工藝流體另一側(cè)為冷卻水或冷卻空氣。
加熱器:一側(cè)為工藝流體另一側(cè)為熱的公用設(shè)施,比如蒸汽或熱油。
冷凝器:一側(cè)為需要冷凝的蒸汽,另一側(cè)為冷卻水或空氣。
制冷機(jī):一側(cè)為待冷凝的低壓蒸汽另一側(cè)為沸騰制冷劑或工藝流體。
再沸器:一側(cè)為蒸餾塔底部的流體,另一側(cè)為加熱劑(蒸汽或熱油)或為工藝流體。