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套管式換熱器是用兩種尺寸不同的標準管連接而成同心圓套管,外面的叫殼程,內(nèi)部的叫管程。兩種不同介質(zhì)可在殼程和管程內(nèi)逆向流動(或同向)以達到換熱的效果。
套管式換熱器以同心套管中的內(nèi)管作為傳熱元件的換熱器。兩種不同直徑的管子套在一起組成同心套管,每一段套管稱為“一程“,程的內(nèi)管(傳熱管)借U形肘管,而外管用短管依次連接成排,固定于支架上。熱量通過內(nèi)管管壁由一種流體傳遞給另一種流體。通常,熱流體由上部引入,而冷流體則由下部引入。套管中外管的兩端與內(nèi)管用焊接或法蘭連接。內(nèi)管與U形肘管多用法蘭連接,便于傳熱管的清洗和增減。每程傳熱管的有效長度取4~7米。這種換熱器傳熱面積*高達18平方米,故適用于小容量換熱。當(dāng)內(nèi)外管壁溫差較大時,可在外管設(shè)置U形膨脹節(jié)或內(nèi)外管間采用填料函滑動密封,以減小溫差應(yīng)力。管子可用鋼、鑄鐵、銅、鈦、陶瓷、玻璃等制成,若選材得當(dāng),它可用于腐蝕性介質(zhì)的換熱。
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套管式換熱器在檢修、清理和拆卸的時候都比較繁瑣,并且在可以拆掉的連接的地方還容易出現(xiàn)泄漏。另外在生產(chǎn)的時候,所使用到的不少材料受到的限制比較大。比如套管式換熱器內(nèi)管不能焊接,因為真陽容易受熱膨脹開裂,為了節(jié)省空間,會盤制成蛇管形態(tài),這樣會讓具有腐蝕性的材料不能正常生產(chǎn)。還有一點事,目前國內(nèi)生產(chǎn)尚沒有統(tǒng)一的焊接標準,焊接的方式也不一樣,所以比較容易出現(xiàn)一系列的問題,這就要求不管是選購還是在日常使用過程中,都需要注意。
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優(yōu)點
這種換熱器具有若干突出的優(yōu)點,所以至今仍被廣泛用于石油化工等工業(yè)部門。
①結(jié)構(gòu)簡單,傳熱面積增減自如。因為它由標準構(gòu)件組合而成,安裝時無需另外加工。
②傳熱效能高。它是一種純逆流型換熱器,同時還可以選取合適的截面尺寸,以提高流體速度,增大兩側(cè)流體的傳熱系數(shù),因此它的傳熱效果好。液-液換熱時,傳熱系數(shù)為 870~1750W/(m2·℃)。這一點特別適合于高壓、小流量、低傳熱系數(shù)流體的換熱。套管式換熱器的缺點是占地面積大;單位傳熱面積金屬耗量多,約為管殼式換熱器的5倍;管接頭多,易泄漏;流阻大。
③結(jié)構(gòu)簡單,工作適應(yīng)范圍大,傳熱面積增減方便,兩側(cè)流體均可提高流速,使傳熱面的兩側(cè)都可以有較高的傳熱系數(shù),是單位傳熱面的金屬消耗量大,為增大傳熱面積、提高傳熱效果,可在內(nèi)管外壁加設(shè)各種形式的翅片,并在內(nèi)管中加設(shè)刮膜擾動裝置,以適應(yīng)高粘度流體的換熱。
④可以根據(jù)安裝位置任意改變形態(tài),利于安裝。
缺點
①檢修、清洗和拆卸都較麻煩,在可拆連接處容易造成泄漏。
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