换热器文献综述——U型管换热器与浮头式换热器优缺点比较

U型管换热器与浮头式换热器优缺点比较

U型管换热器与浮头式换热器优缺点比较

【摘要】换热器是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备。在石油、化工、轻工、制药、能源等工业生产中，常常需要把低温流体加热或者把高温流体冷却，把液体汽化成蒸汽或者把蒸汽冷凝成液体一这些过程均和热量传递有着密切系，因而均可以通过换热器来完成，换热器是实现化工生产过程中热量交换和传递不可缺少的设备。

【关键词】浮头式换热器 U型管换热器 管板换热管

随着经济的发展，各种不同型式和种类的换热器发展很快，新结构、新材料的换热器不断涌现。为了适应发展的需要，我国对某些种类的换热器已经建立了标准，形成了系列。完善的换热器在设计或选型时应满足以下基本要求:

(1)合理地实现所规定的工艺条件；(2)结构安全可靠；(3)便于制造，安装。操作和维修；(4)经济上合理。

浮头式换热器的一端管板与壳体固定，而另一端的管板可在壳体内自由浮动．壳体和管束对膨胀是自由的，故当两张介质的温差较大时，管束和壳体之间不产生温差应力。浮头端设计成可拆结构，使管束能容易的插入或抽出壳体。(也可设计成不可拆的)。这样为检修．清洗提供了方便。但该换热器结构较复杂。而且浮动端小盖在操作时无法知道泄露情况。因此，在安装时要特别注意其密封。 在设计时必须考虑浮头管板的外径Do，该外径应小于壳体内径Di，一般推荐浮头管板与壳体内壁的间隙bl=3~5mm。这样，当浮头出的钩圈拆除后，即可将管束从壳体内抽出，以便于进行检修、清洗。浮头盖在管束装入后才能进行装配，所以在设计中应考虑保证浮头盖在装配时的必要空间。

钩圈对保证浮头端的密封，防止介质问的串漏起着重要作用。随着幞头式换热器的设计制造技术的发展，以及长期以来使用经验的积累，钩圈的结构形式也得到了不段的改进和完善。

钩圈一般都为对开式结构，要求密封可靠，结构简单、紧凑，便于制造和拆装方便。

浮头式换热器以其高度的可靠性和广泛的适应性，在长期使用过程中积累了丰富的经验。尽管近年来受到不断涌现的新型换热器的挑战，但反过来也不断促进了自身的发展。故迄今为止在各种换热器中扔占主导地位。

管子构成换热器的传热面，管子尺寸和形状对传热有很大影响。采用小直径的管子时，换热器单位体积的换热面积大一些，设备比较紧凑，单位传热面积的金属消耗量少，传热系数也较高。但制造麻烦，管子易结垢，不易清洗。大直径管子用于粘性大或者污浊的流体，小直径的管子用于较清洁的流体。管子材料的选择应根据介质的压力、温度及腐蚀性来确定。

1、浮头式换热器的优缺点：

优点：(1)管束可以抽出，以方便清洗管，壳程；(2)介质问温差不受限制；

(3)可在高温、高压下工作，一般温度小于等于450度，压力小于等于6 4兆帕；

(4)可用于结垢比较严重的场合；(5)可用于管程易腐蚀场合。

缺点：(1)小浮头易发生内漏；(2)金属材料耗量大、成本高20％；(3)结构复杂。

U型管换热器的换热管呈U型，两端固定在同～管板上,管束可以自由伸缩，不会因介质温差而产生温差应力.因这种换热器只有一块管板,且无浮头.因而价格比浮头式便宜,结构也简单。管束可以抽出清洗管间，这是此种换热器的优点

U型管换热器与浮头式换热器优缺点比较

所在。其缺点是由于管间距较大，尤其是中间部分间隙更大，所以传热性能较差。因各排管子曲率不一，管子长度不同，故管子分布不如直管均匀。管束中部管子不能检查更换，堵管后管子报废率较直管大一倍。因为由一块管板承受全部支承作用，相同壳体内径的管板，厚度大于其他形式。换热器直径较大时，U型部分支承有困难，管束抗振性差。

2.换热器的制造工艺

选取换热设备的制造材料及牌号，进行材料的化学成分检验，机械性能合格后，对钢板进行矫形，方法包括手工矫形，机械矫形及火焰矫形。

备料一一划线一一切割一一边缘加工(探伤)一—成型一一组对一一焊接一一焊接质量检验一一组装焊接一一压力试验

质量检验

化工设备不仅在制造之前对原材料进行检验，而且在制造过程中要随时进行检查。

3、质量检验内容和方法：

设备制造过程中的检验，包括原材料的检验。工序间的检验及压力试验具体内容如下：(1)原材料和设备零件尺寸和几何形状的检验；(2)原材料和焊缝的化学成分分析、力学性能分析试验、金相组织检验．总称为破坏试验；(3)原材料和焊缝内部缺陷的检验，其检验方法是无损检测，它包括射线检测、超声波检测、磁粉检测、渗透检测等；(4)设备试压包括：水压试验、介质试验、气密试验等。

耐压试验和气密性试验

制造完工的换热器应对换热器管板的连接接头，管程和壳程进行耐压试验或增加气密性试验。耐压试验包括水压试验和气压试验。换热器一般进行水压试验，但由于结构或支撑原因，不能充灌液体或运行条件不允许残留试验液体时，可采用气压试验。

如果介质毒性为极、高度危害或管，壳程之间不允许有微量泄漏时，必须增加气密性试验。换热器压力试验的顺序如下：

U形管式换热器先用试验压环进行壳程试压，同时检查接头，然后进行管程试压；

浮头式换热器先用试验压环和浮头专用工具进行管头试压，然后进行管程试压，最后进行壳程试压；

安装；

安装换热器的基础必须满足以使换热器不发生下沉，或使管道把过大的变形传到传热器的接管上。基础一般分为两种：一种为砖砌的鞍形基础，换热器上没有鞍式支座而直接放在鞍形基础上，换热器与基础不加固定，可以随着热膨胀的需要自由移动。另一种为混凝土基础，换热器通过鞍式支座由地脚螺栓将其与基础牢固的连接起来。

在安装换热器之前应严格的进行基础质量的检查和验收工作。主要项目如下：基础表面概况、基础标高、平面位置、形状和主要尺寸以及预留孔是否符合实际要求；地脚螺栓的位置是否正确；螺纹情况是否良好；螺帽和垫圈是否齐全；放置垫铁的基础表面是否平整等。

基础验收完毕后，在安装换热器之前在基础上放垫铁，安放垫铁处的基础表面必须铲平，使两者能很好的接触。垫铁厚度可以调整，使换热器能达到设计的水平高度。垫铁放置后可增加换热器在基础上的稳定性，并将其重量通过垫铁均匀地传递到基础上去。垫铁可分为平垫铁、斜垫铁和开1：3垫铁。其中，斜垫铁

U型管换热器与浮头式换热器优缺点比较

必须成对使用。地脚螺栓两侧均应有垫铁，垫铁的安装不应妨碍换热器的热膨胀。 根据换热器的形式，应在换热器的两端留有足够的空间来满足条件(操作)清洗、维修的需要。浮头式换热器的固定头盖端应留有足够的空间以便能从壳体内抽出管束，外头盖端必须也留出一米以上的位置以便装拆外头盖和浮头盖。 U形管式换热器的固定头盖应留出足够的空间以便抽出管束，也可在其相对的一端留出足够的空间以便能拆卸壳体。

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