套管(guan)式(shi)(shi)(shi)(shi)換(huan)熱(re)(re)(re)器(qi)(qi)是(shi)目(mu)前石(shi)油化(hua)工生產(chan)(chan)上(shang)(shang)應(ying)用最廣的(de)(de)(de)(de)(de)(de)一種換(huan)熱(re)(re)(re)器(qi)(qi)。它主(zhu)要(yao)由(you)(you)殼(ke)體(包括內(nei)殼(ke)和外殼(ke))、U型肘管(guan)、填料函(han)等組成。所需管(guan)材(cai),可分(fen)別采用普通碳(tan)鋼、鑄(zhu)鐵、銅、鈦、陶瓷玻璃等制作。管(guan)子一般被固(gu)定(ding)在(zai)支架上(shang)(shang)。兩(liang)種不同(tong)介質可在(zai)管(guan)內(nei)逆(ni)向(xiang)流動(或同(tong)向(xiang))以(yi)達(da)到換(huan)熱(re)(re)(re)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)目(mu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)。在(zai)進(jin)(jin)行逆(ni)向(xiang)換(huan)熱(re)(re)(re)時(shi),熱(re)(re)(re)流體由(you)(you)上(shang)(shang)部(bu)進(jin)(jin)入(ru),而(er)冷(leng)(leng)流體由(you)(you)下部(bu)進(jin)(jin)入(ru),熱(re)(re)(re)量通過(guo)內(nei)管(guan)管(guan)壁由(you)(you)一種流體傳(chuan)遞給另一種流體。熱(re)(re)(re)流體由(you)(you)進(jin)(jin)入(ru)端到出口端流過(guo)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)距(ju)離(li)稱之為管(guan)程;流體由(you)(you)殼(ke)體的(de)(de)(de)(de)(de)(de)接管(guan)進(jin)(jin)入(ru),從殼(ke)體上(shang)(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)一端引入(ru)到另一端流出,通過(guo)這種方(fang)式(shi)(shi)(shi)(shi)傳(chuan)熱(re)(re)(re)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)換(huan)熱(re)(re)(re)器(qi)(qi)稱為殼(ke)程套管(guan)式(shi)(shi)(shi)(shi)換(huan)熱(re)(re)(re)器(qi)(qi)[5]。由(you)(you)于套管(guan)式(shi)(shi)(shi)(shi)換(huan)熱(re)(re)(re)器(qi)(qi)被廣泛的(de)(de)(de)(de)(de)(de)應(ying)用在(zai)石(shi)油化(hua)工、制冷(leng)(leng)等工業(ye)部(bu)門(men),原(yuan)本單一的(de)(de)(de)(de)(de)(de)傳(chuan)熱(re)(re)(re)方(fang)式(shi)(shi)(shi)(shi)和傳(chuan)熱(re)(re)(re)效(xiao)率(lv)已經(jing)不能滿(man)足實際工作和生產(chan)(chan),目(mu)前國內(nei)外研究者對套管(guan)式(shi)(shi)(shi)(shi)換(huan)熱(re)(re)(re)器(qi)(qi)提出了很多種改進(jin)(jin)方(fang)案,以(yi)延長套管(guan)式(shi)(shi)(shi)(shi)換(huan)熱(re)(re)(re)器(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)使用壽(shou)命,加強(qiang)其使用效(xiao)率(lv)。
以同心套管中的內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(圖1中a)。熱量通過內管管壁由一種流體傳遞給另一種流體。通常,熱流體(A流體)由上部引入,而冷流體(B流體)則由下部引入。套管中外管的兩端與內管用焊接或法蘭連接。內管與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最高達18平方米,故適用于小容量換熱。當內外管壁溫差較大時,可在外管設置U形膨脹節(圖中b)或內外管間采用填料函滑動密封(圖1中c),以減小溫差應力。管子可用鋼、鑄鐵、銅、鈦、陶瓷、玻璃等制成,若選材得當,它可用于腐蝕性介質的換熱。
這種換熱器具有若干突出的優點,所以至今仍被廣泛用于石油化工等工業部門。
①結構簡單,傳熱面積增減自如。因為它由標準構件組合而成,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,增大兩側流體的傳熱系數,因此它的傳熱效果好。液-液換熱時,傳熱系數為 870~1750W/(m2·℃)。這一點特別適合于高壓、小流量、低傳熱系數流體的換熱。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結構簡單,工作適應范圍大,傳熱面積增減方便,兩側流體均可提高流速,使傳熱面的兩側都可以有較高的傳熱系數,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,可在內管外壁加設各種形式的翅片,并在內管中加設刮膜擾動裝置,以適應高粘度流體的換熱。
④可以根據安裝位置任意改變形態,利于安裝。