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宣城天然氣系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備——加熱換熱設(shè)備

作者:小編 瀏覽量:5154 時(shí)間:2024-03-06 00:00:00

信息摘要:

天然氣系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備——加熱換熱設(shè)備, 在天然氣工業(yè)中,隨時(shí)隨地都會遇到熱量傳遞的問題,例如:天然氣在常溫集氣過程中為防止節(jié)流后形成低溫而生成水合物,而需對天然氣加熱;在低溫集氣站內(nèi)為了降低天然氣的溫度并回收冷量,需對原料氣與產(chǎn)品氣...

??? 在天然氣工業(yè)中,隨時(shí)隨地都會遇到熱量傳遞的問題,例如:天然氣在常溫集氣過程中為防止節(jié)流后形成低溫而生成水合物,而需對天然氣加熱;在低溫集氣站內(nèi)為了降低天然氣的溫度并回收冷量,需對原料氣與產(chǎn)品氣進(jìn)行換熱;在蒸發(fā)、精餾、干燥等單元操作中,需要按一定速率輸入或輸出熱量以實(shí)現(xiàn)正常的操作等。完成以上功能的設(shè)備稱為加熱換熱設(shè)備(統(tǒng)稱為換熱器)。

??? 換熱器種類繁多,若按其傳熱面的形狀和結(jié)構(gòu)進(jìn)行分類可分為管型、板型和其他型式換熱器。而管型換熱器又可分為管殼式換熱器、套管式換熱器、蛇管式換熱器;板型換熱器可分為板式換熱器、板翅式換熱器、板殼式換熱器、螺旋板式換熱器。其他型式換熱器是為了滿足一種特殊要求而出現(xiàn)的換熱器,如回轉(zhuǎn)式換熱器、熱管換熱器等。管殼式換熱器若按功能命名又可分為冷凝器、加熱器、再沸器、蒸發(fā)器、過熱器等。以下介紹天然氣行業(yè)中常用的幾種換熱器。
一、管殼式換熱器
5-10為一種最簡單的管殼式換熱器示意圖。如圖所示,它由許多管子組成管束,管束構(gòu)成換熱器的傳熱面。此類換熱器又稱為列管式換熱器。換熱器的管子固定在管板上,而管板又與外殼聯(lián)接在一起。為了增加流體在管外空間的流速,以改善換熱器的傳熱情況,在筒體內(nèi)間隔安裝了許多折流板。換熱器的殼體和兩側(cè)管箱上開有流體的進(jìn)出口,有時(shí)還在其上裝設(shè)有檢查孔,為安置儀表用的接口管、排液孔和排氣孔等。在換熱器中,一種流體從一側(cè)管箱(稱為前管箱)流進(jìn)管子里,經(jīng)另一側(cè)管箱(稱為后管箱)流出(對奇數(shù)單管程換熱器),或繞過管箱,流回進(jìn)口側(cè)前管箱流出(對偶數(shù)單管程換熱器),這條路徑稱為管程。另一種流體從筒體上的連接管進(jìn)出換熱器殼體,流經(jīng)管束外,這條路徑稱為殼程。圖5-10所示即為二管程、單殼程,工程上稱為1-2型換熱器(1表示殼程數(shù),2表示管程數(shù))。
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管殼式換熱器是把管子與管板連接,再用殼體固定。根據(jù)其不同的連接與固定方式又可分為固定管板式、釜式浮頭式、U型管式、滑動管板式、填料函式等。
??? 1. 固定管板式換熱器
固定管板換熱器的兩端管板,采用焊接方法與殼體連接固定,如圖5-11所示。這種換熱器結(jié)構(gòu)簡單;在相同的殼體直徑內(nèi),排管最多,比較緊湊。由于兩個(gè)管板被換熱管互相支攫,與其他管殼式換熱器相比,管板最薄,不僅造價(jià)低而且每根管子內(nèi)側(cè)都能進(jìn)行清洗。但殼側(cè)清洗較難,不能進(jìn)行機(jī)械清洗,所以宜用于不易結(jié)垢的流體。當(dāng)管束和殼體之間的溫差太大而產(chǎn)生不同的熱膨脹時(shí),常會使管子與管板的接口脫開,從而發(fā)生介質(zhì)泄漏。由此可見,這種換熱器適合于溫差不大以及殼程結(jié)垢不嚴(yán)重或能用化學(xué)清洗的場合。由于此類換熱器集中了管殼式換熱器的優(yōu)點(diǎn),因此應(yīng)用相當(dāng)廣泛。
?2. 浮頭式換熱器
浮頭式換熱器如圖5-12所示。浮頭式換熱器針對固定管板式換熱器的缺陷在結(jié)構(gòu)上做了改進(jìn),兩端管板只有一端與殼體固定,而另一端的管板可以在殼體內(nèi)自由移動,該端稱為浮頭。這類換熱器殼體和管束對熱膨脹是自由的,故當(dāng)兩種介質(zhì)溫差較大時(shí),管束與殼體之間不產(chǎn)生溫差應(yīng)力。浮頭端設(shè)計(jì)成可拆結(jié)構(gòu),使管束可以容易地插入或抽出(也有設(shè)計(jì)成不可拆的),這樣為檢修、清洗提供了方便。
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??? 浮頭式換熱器適用于管殼壁間溫差較大,或易于腐蝕和易于結(jié)垢的場合。但這類換熱器結(jié)構(gòu)復(fù)雜,笨重,造價(jià)約比固定管板式高20%左右,材料消耗大。
3. U型管式換熱器
U型管式換熱器如圖5-13所示,U型管式換熱器僅有一塊管板。它是將管子彎成U型,管子兩端固定在同一塊管板上。由于殼體和管子分開,管束可以自由伸縮,不會因管壁、殼壁之間的溫度差而產(chǎn)生熱應(yīng)力,熱補(bǔ)償性能好。管程為雙管程,流程較長,流速較高,傳熱性能好,承壓能力強(qiáng)。因U型管式換熱器僅有一塊管板,且無浮頭,所以結(jié)構(gòu)簡單,造價(jià)比其他換熱器便宜,管束可以從殼體內(nèi)抽出,管外便于清洗,但管內(nèi)清洗困難,所以管內(nèi)的流體必須是清潔及不易結(jié)垢的物料。
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U型管式換熱器,一般使用于高溫高壓的情況下。尤其使用在壓力較高的情況下,在彎管段壁厚要加厚,以彌補(bǔ)彎管后管壁的減薄。
4. 填料函式換熱器
對于一些腐蝕嚴(yán)重,溫差較大而經(jīng)常要更換管束的垮熱器,采用填料函式換熱器要比浮頭式或固定式換熱器優(yōu)越得多。它具有浮頭式換熱器的優(yōu)點(diǎn),又克服了固定式換熱器的缺點(diǎn),結(jié)構(gòu)較浮頭簡單,制造方便,易于檢修清洗。
填料函式換熱器的管板也僅有一端與殼體固定,另一端采用填料函密封,如圖5-14所示,它的管束也可以自由膨脹,所以也不需考慮由于管壁、殼壁溫度差引起的熱應(yīng)力,且管程和殼程都能清洗,加工制造較浮頭方便,且造價(jià)較低。但由于填料密封處易于泄漏,故殼程壓力不能過高,也不易用于殼程內(nèi)為易揮發(fā)、易燃、易爆和有毒介質(zhì)的場合。
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目前所使用的填料函式換熱器都較小,使用在直徑700mm以下,大直徑填料函式換熱器采用得很少,尤其在操作壓力及溫度較高的條件下就更少。

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