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介绍管壳式换热器的传热知识

管壳式换热器是工业中应用广泛、运用可靠性良好的一种换热设备。在二十世纪六、七十年始了强化技术的研究。强化传热主要有两种途径:

(1)增大传热面积,但换热器的传热面积不可能制地增大,否则***费用会大大增加,并且随着工业化的进展,设备要紧凑化;

(2)提高传热系数,主要从管程和壳程传热强化系数的提高方面上考虑。许多科研工作者已经在这一方面上进行了大量的研究,并且取得了很大的成效。本文主要讨论了管壳式换热器管程的强化传热———改变管子外形或在管内加入插入物,介绍了螺旋槽管、横纹管、螺旋扁管、管内插入物、翅片管、缩放管和三维内肋管等多种强化传热管的研究进展。

1螺旋槽管

螺旋槽管是一种管壁上具有外凸和内凸的异形管,管壁上的螺旋槽能在有相变和无相变的传热中明显提高管内外的传热系数,起到双边强化的作用。根据在光管表面加工螺旋槽的类型螺旋槽管有单头和多头之分,其主要结构参数有槽深e、槽距p和槽旋角β。美国、英国、日本从1970年至1980年间对螺旋槽管进行了大量的研究[1]。华南理工大学、北京理工大学和重庆大学也对螺旋槽管进行试验研究,而且都取得显著的成效。此外,研究还表明单头螺旋槽管比多头螺旋槽管的性能好。

2横纹管

1974年前苏联首先提出横纹管,它是一种用普通圆管作毛胚,在管外壁经简单滚轧出与轴线垂直的凹槽,同时在管内形成一圈突起的环肋。其强化机理为:当管内流体经横向环肋时,管壁附近形成轴向漩涡,增加了边界层的扰动,有利于热量通过边界层的传递。当涡流即将消失时,流体又流经下一个横肋,不断产生轴向涡流,因而保持连续且稳定的强化作用。

3螺旋扁管

螺旋扁管是瑞士Allares公司首先提出、美国Brown公司经过改进的一种换热管。由于管子的结构,流体在管内处于螺旋流动,促湍流程度。

什么原因引起列管式冷凝器腐蚀情况？

　列管式冷凝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凝器使用时，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会造成污染环境及物料的浪费。

　冷凝器在制作时，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、微生物都会构成对列管式冷凝器管板和焊缝的腐蚀。工业水无论是淡水还是海水，都会有离子和溶解的氧气，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。

　金属结构的复杂程度也会影响腐蚀形态。因此，列管式冷凝器的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，分布着大小不等泡。以海水为介质时，还会产生电偶腐蚀。双金属腐蚀也是管板腐蚀的一种常见现象。

管壳式换热器管—管板的连接及失效形式

 在石化和化工设备中的换热器系统中， 管壳式换热器以其结构坚固、可靠性高、适应性强等优点在化工生产和使用中一直占主导地位。但由于其结构的复杂性和使用条件的多样性， 换热器常出现多种形式的失效。从结构上分析， 管束与管板连接处较容易发生失效； 从使用工艺参数分析， 腐蚀应力、温差应力、管束的振荡等均会造成换热器的局部或整体失效。

   1.管子与管板的连接形式

    管子与管板的连接处应保证良好的紧密性， 防止发生连接处泄漏，造成热量与产品的损失，甚至危及人身与设备的安全； 同时应保证能承受一定的轴向力， 避免管子从管板中脱出。管子与管板传统的连接方法是胀接、焊接和胀焊并用。

   １．１ 胀接

   １．１．１ 机械滚胀法

    使用机械滚胀法连接易使换热管产生过胀或欠胀， 换热管内壁易产生加工硬化。带槽孔或翻边的结构 用于抗拉脱能力与密封性要求较高的场合， 不宜在高温下工作。在温差变化作用下， 胀接处管子的残余应力逐渐消失， 从而降低了密封性与抗拉脱能力， 使换热管与管板的连接失效。其优点是胀接结构比较简单， 便于更换与修补管子， 一般适用条件为压力≤４ ＭＰａ， 温度≤３００ ℃。

   １．１．２ 液压胀接

    液压胀接时应力分布较均匀， 具有生产率高、劳动强度低、密封性能

好等特点。液压胀接对管孔及开槽的精度要求特别严格。

   １．１．３ 胀管

    利用时的径向力使管子胀紧， 同时利用时的轴向力将残渣抛出管外。

   １．２ 焊接

   焊接法加工简便， 连接强度好， 在高温高压时也能保证连接处的紧密性与抗拉脱能力。当连接处焊接之后，管子与管板中存在的残余热应力与应力集中，可能引起应力腐蚀与疲劳损坏，使管子与管板连接处失效泄漏。因此施焊时需打磨管端， 清理焊接区域的污物，以防止节点污染。

【怎么样分辨板式换热器和螺旋缠绕管式换热器】

换热器在使用中根据不同的使用特点分为不同的产品，其中包括螺旋缠绕管式换热器和板式换热器，很多人们在购买换热器的时候，并不清楚这两种换热器的区别，所以也不知道该如何才能分辨螺旋缠绕管式换热器和板式换热器。

1、首先是结构的不同，螺旋缠绕管式换热器的直径可以达到8MM，管道比较粗，比较通畅，不会发生堵塞的现象，而板式换热器的直径只有2-3MM，所以在通畅这块不如螺旋缠绕管式换热器，容易发生堵塞。

2、板换的换热系数能达到7000W/㎡·℃，通常在水水换热中能达到3000~4000 W/㎡·℃，在汽水换热中只能达到1000~3000 W/㎡·℃;而螺旋缠绕管式换热器由于结构的特点，使得介质的流速加快，湍流强烈，换热系数能达到14000 W/㎡·℃，通常情况下也能达到5000~9000 W/㎡·℃，换热优势明显。

3、板式换热器的占地面积安装比较小，而螺旋缠绕管式换热器的安装面积更小，仅仅是板式换热器的三分之一的大小，而且螺旋缠绕管式换热器的使用寿命比较长，板式换热器的使用寿命在十年左右，螺旋缠绕管式换热器的使用寿命可以达到40年左右，所以使用更加方便。

螺旋缠绕管式换热器是一种换热器，占地面积小，在装置，尤其是老装置改扩建中不仅可以有效降低***，而且紧凑的螺旋缠绕结构更有利于设备平面布置。螺旋缠绕管式换热器具有换热充分、冷热端差小的特点，跟板式换热器有很大的区别，大家根据自己的需要进行选购时或者应用时要特别注意。