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管殼式換熱器由于管內(nèi)外流體的溫度不同,因之換熱器的殼體與管束的溫度也不同。如果兩溫度相差很大,換熱器內(nèi)將產(chǎn)生很大熱應(yīng)力,導(dǎo)致管子彎曲、斷裂,或從管板上拉脫。因此,當(dāng)管束與殼體溫度差超過50℃時(shí),需采取適當(dāng)補(bǔ)償措施,以消除或減少熱應(yīng)力。根據(jù)所采用的補(bǔ)償措施,管殼式換熱器可分為以下幾種主要類型:
固定管板式換熱器管束兩端的管板與殼體聯(lián)成一體,結(jié)構(gòu)簡單,但只適用于冷熱流體溫度差不大,且殼程不需機(jī)械清洗時(shí)的換熱操作。當(dāng)溫度差稍大而殼程壓力又不太高時(shí),可在殼體上安裝有彈性的補(bǔ)償圈,以減小熱應(yīng)力。
浮頭式換熱器管束一端的管板可自由浮動(dòng),完全消除了熱應(yīng)力;且整個(gè)管束可從殼體中抽出,便于機(jī)械清洗和檢修。浮頭式換熱器的應(yīng)用較廣,但結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,造價(jià)較高。
u型管式換熱器 每根換熱管皆彎成u形,兩端分別固定在同一管板上下兩區(qū),借助于管箱內(nèi)的隔板分成進(jìn)出口兩室。此種換熱器完全消除了熱應(yīng)力,不銹鋼管殼式換熱器定制,結(jié)構(gòu)比浮頭式簡單,但管程不易清洗。
渦流熱膜換熱器渦流熱膜換熱器采用新的渦流熱膜傳熱技術(shù),通過改變流體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)來增加傳熱效果,當(dāng)介質(zhì)經(jīng)過渦流管表面時(shí),強(qiáng)力沖刷管子表面,從而提高換熱。高可達(dá)10000w/m2℃。同時(shí)這種結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了耐腐蝕、耐高溫、耐高壓、防結(jié)垢功能。其它類型的換熱器的流體通道為固定方向流形式,在換熱管表面形成繞流,對(duì)流換熱系數(shù)降低。
分析局部應(yīng)力出現(xiàn)的原因有:
(1)換熱器殼體載荷的溫度較高,且徑向變形大。而管板恰恰
相反,濰坊管殼式換熱器定制,不僅載荷溫度低,變形小,同時(shí)由于管板的厚度較大對(duì)變形剛度的抵抗力較強(qiáng),因此對(duì)與之相連接的換熱器殼體約束力較大。
(2)由于換熱器殼體受到-,使高溫載荷下的徑向膨脹也受到了一定的-。加上其他因素的影響,發(fā)生斷裂損害的可能性很大?傮w來說,對(duì)于上述結(jié)構(gòu)局部應(yīng)力形成的主要因素是:換熱器殼體和管板之間的溫度分布不均勻,管板較大剛度這一特征的存在。所以在日常的操作中,可根據(jù)實(shí)際的需要,在達(dá)到結(jié)構(gòu)剛度要求的基礎(chǔ)上,可對(duì)管板的厚度進(jìn)行適當(dāng)?shù)慕档汀?/p>
-之四:u形彎管。
對(duì)不銹鋼管束的使用中,u形管自身的形態(tài)特征決定了它的塑性變形,在對(duì)其進(jìn)行運(yùn)用時(shí)會(huì)產(chǎn)生殘余拉應(yīng)力。這是由于兩個(gè)直管段熱變形不均勻產(chǎn)生了溫差應(yīng)力,應(yīng)力之間相互疊加,促使彎管處拉應(yīng)力的形成。在腐蝕性介質(zhì)的參與下,加上換熱器工作過程中產(chǎn)生的扭曲振動(dòng)和彎曲振動(dòng),很容易造成彎管處的疲勞腐蝕破壞,并且影響力很大。
-之五:小浮頭墊片出現(xiàn)泄漏。
溫差應(yīng)力的存在是造成小浮頭墊片內(nèi)漏的主要原因。在小浮頭墊片的使用過程中,由于溫差應(yīng)力的存在使螺栓預(yù)緊力降低,同時(shí)小浮頭墊片自身不能進(jìn)行自緊密閉,造成換熱器的使用實(shí)效?偠灾,造成小浮頭墊片發(fā)生泄漏的主要原因就是,水水管殼式換熱器定制,預(yù)緊過程中和溫差應(yīng)力的作用下殘余應(yīng)力的存在。
常見的換熱器失效形式
-之一:換熱器管板和換熱管的連接處。在換熱器管板和換熱管的連接處會(huì)出現(xiàn)幾何形狀的突變,加上外因等因素比如:管板與換熱管的連接不當(dāng)、焊后處理不及時(shí)合理、兩者之間存在的溫差應(yīng)力、板管和換熱管所選擇材料之間存在的差-等,都會(huì)成為管板和管口連接處存在殘余應(yīng)力、焊接部位出現(xiàn)隱形缺陷(焊接部位出現(xiàn)氣孔、及其他雜質(zhì))的原因。一旦受到殼程流體腐蝕性影響和-振動(dòng),都會(huì)使換熱管和管板的連接處出現(xiàn)振動(dòng)疲勞破壞、連接縫隙腐蝕、應(yīng)力腐蝕開裂等現(xiàn)象。這些問題交錯(cuò)連接,共同作用會(huì)對(duì)連接處進(jìn)一步的損壞,加快了連接處的損害速度,降低了連接處的使用壽命。
-之二:折流板和換熱管配合使用處的損壞。
由于使用功能的需要,為了使換熱管的熱膨脹量能夠被充分的吸收和使用,以及加工制造的方便,通常會(huì)在換熱管和折流板的配合使用處留下一定程度的空隙。由于殼流體長時(shí)間額沖擊,配合處的縫隙會(huì)不斷的增大,使折流板不斷的切割
換熱管,在折流板的切割作用下設(shè)備不但會(huì)產(chǎn)生-的振動(dòng)噪音,還會(huì)引起換熱管的泄漏實(shí)效。同時(shí)配合處縫隙不斷的增-使殼程流體內(nèi)部的流動(dòng)過程變進(jìn)一步的復(fù)雜化,對(duì)換熱器的傳熱效率造成了重大的影響。
-之三:換熱器殼體、管板連接處損壞。
在換熱器的使用過程中,其殼體和管板都會(huì)受到較大的壓力荷載和溫差應(yīng)力的長期作用。這將直接導(dǎo)致?lián)Q熱器殼體、管板連接處局部應(yīng)力的形成
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