不飽和樹脂設(shè)備列管式冷凝器是目前化工及酒精生產(chǎn)上應(yīng)用zui廣的一種換熱器。它主要由殼體、管板、換熱管、封頭、折流擋板等組成。所需材質(zhì) ,可分別采用普通碳鋼、紫銅、或不銹鋼制作。
在進(jìn)行換熱時(shí),一種流體由封頭的連結(jié)管處進(jìn)入,在管流動(dòng),從封頭另一端的出口管流出,這稱之管程;另-種流體由殼體的接管進(jìn)入,從殼體上的另一接管處流出,這稱為殼程列管式換熱器。
不飽和樹脂設(shè)備列管式冷凝器的結(jié)構(gòu)比較簡單、緊湊、造價(jià)便宜,但管外不能機(jī)械清洗。此種換熱器管束連接在管板上,管板分別焊在外殼兩端,并在其上連接有頂蓋,頂蓋和殼體裝有流體進(jìn)出口接管。通常在管外裝置一系列垂直于管束的擋板。同時(shí)管子和管板與外殼的連接都是剛性的,而管內(nèi)管外是兩種不同溫度的流體。因此,當(dāng)管壁與殼壁溫差較大時(shí),由于兩者的熱膨脹不同,產(chǎn)生了很大的溫差應(yīng)力,以至管子扭彎或使管子從管板上松脫,甚至毀壞換熱器。
為了克服溫差應(yīng)力必須有溫差補(bǔ)償裝置,一般在管壁與殼壁溫度相差50℃以上時(shí),為安全起見,換熱器應(yīng)有溫差補(bǔ)償裝置。但補(bǔ)償裝置(膨脹節(jié))只能用在殼壁與管壁溫差低于60~70℃和殼程流體壓強(qiáng)不高的情況。一般殼程壓強(qiáng)超過0.6Mpa時(shí)由于補(bǔ)償圈過厚,難以伸縮,失去溫差補(bǔ)償?shù)淖饔茫蛻?yīng)考慮其他結(jié)構(gòu)。
浮頭式換熱器的一塊管板用法蘭與外殼相連接,另一塊管板不與外殼連接,以使管子受熱或冷卻時(shí)可以自由伸縮,但在這塊管板上連接一個(gè)頂蓋,稱之為“浮頭”,所以這種換熱器叫做浮頭式換熱器。其優(yōu)點(diǎn)是:管束可以拉出,以便清洗;管束的膨脹不變殼體約束,因而當(dāng)兩種換熱器介質(zhì)的溫差大時(shí),不會(huì)因管束與殼體的熱膨脹量的不同而產(chǎn)生溫差應(yīng)力。其缺點(diǎn)為結(jié)構(gòu)復(fù)雜,造價(jià)高。
填料函式換熱器管束一端可以自由膨脹,結(jié)構(gòu)比浮頭式簡單,造價(jià)也比浮頭式低。但殼程內(nèi)介質(zhì)有外漏的可能,殼程中不應(yīng)處理易揮發(fā)、易燃、易爆和有毒的介質(zhì)。
U形管式換熱器,每根管子都彎成U形,兩端固定在同一塊管板上,每根管子皆可自由伸縮,從而解決熱補(bǔ)償問題。管程至少為兩程,管束可以抽出清洗,管子可以自由膨脹。其缺點(diǎn)是管子內(nèi)壁清洗困難,管子更換困難,管板上排列的管子少。優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單,質(zhì)量輕,適用于高溫高壓條件。
列管式換熱器必須從結(jié)構(gòu)上考慮熱膨脹的影響,采取各種補(bǔ)償?shù)霓k法,消除或減小熱應(yīng)力,根據(jù)所采取的溫差補(bǔ)償措施。
換熱器滲漏是換熱器使用中zui為常見的設(shè)備管理問題,滲漏主要是腐蝕造成的,少部分是由于換熱器選型和換熱器本身的制造工藝缺陷,列管式換熱器的腐蝕形式基本有兩種:電化學(xué)腐蝕和化學(xué)腐蝕。列管式換熱器在制作時(shí),管板與列管的焊接一般采用手工電弧焊,焊縫形狀存在不同程度的缺陷,如凹陷、氣孔、夾渣等,焊縫應(yīng)力的分布也不均勻。使用時(shí)管板部分一般與工業(yè)冷卻水接觸,而工業(yè)冷卻水中的雜質(zhì)、鹽類、氣體、微生物都會(huì)構(gòu)成對(duì)管板和焊縫的腐蝕。這就是我們常說的電化學(xué)腐蝕。研究表明,工業(yè)水無論是淡水還是海水,都會(huì)有各種離子和溶解的氧氣,其中氯離子和氧的濃度變化,對(duì)金屬的腐蝕形狀起重要作用。另外,金屬結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度也會(huì)影響腐蝕形態(tài)。因此,管板與列管焊縫的腐蝕以孔蝕和縫隙腐蝕為主。從外觀看,管板表面會(huì)有許多腐蝕產(chǎn)物和積沉物,分布著大小不等的凹坑。以海水為介質(zhì)時(shí),還會(huì)產(chǎn)生電偶腐蝕?;瘜W(xué)腐蝕就是介質(zhì)的腐蝕,換熱器管板接觸各種各樣的化學(xué)介質(zhì),就會(huì)受到化學(xué)介質(zhì)的腐蝕。另外,換熱器管板還會(huì)與換熱管之間產(chǎn)生一定的雙金屬腐蝕。一些管板還長期處于腐蝕介質(zhì)的沖蝕中。尤其是固定管板換熱器, 還有溫差應(yīng)力, 管板與換熱管聯(lián)接處極易泄漏,導(dǎo)致?lián)Q熱器失效。
綜上所述,影響換熱器管板腐蝕的主要因素有:
(1)介質(zhì)成分和濃度:濃度的影響不一,例如在鹽酸中,一般濃度越大腐蝕越嚴(yán)重。碳鋼和不銹鋼在濃度為50%左右的硫酸中腐蝕zui嚴(yán)重,而當(dāng)濃度增加到60%以上時(shí),腐蝕反而急劇下降;
(2)雜質(zhì):有害雜質(zhì)包括氯離子、硫離子、氰離子、氨離子等,這些雜質(zhì)在某些情況下會(huì)引起嚴(yán)重腐蝕
(3)溫度:腐蝕是一種化學(xué)反應(yīng),溫度每提升 10℃,腐蝕速度約增加1~3倍,但也有例外;
(4)ph值:一般ph值越小,金屬的腐蝕越大;
(5)流速:多數(shù)情況下流速越大,腐蝕也越大。
公稱直徑 | 管子數(shù)量 | 換熱面積 公稱值/計(jì)算值 | 管程通道流速 (按0.5米/秒) | 公稱 壓力 | |||||
管子長度(m) | Φ25X2.5 | ||||||||
1500 | 2000 | 3000 | 4000 | 6000 | Φ25X2.0 | ||||
159 | 14 | 1.51.62 | 22.17 | 33.27 |
|
| 0.0044/0.0049 | 7.92/ 8.82 | 0.25 |
219 | 26 | 3/3.00 | 4/4.02 | 6/6.06 | 8/8.1 |
| 0.0082/ 0.0090 | 14.76/ 16.20 | 0.6 |
273 | 44 | 5/5.08 | 7/5.18 | 10/10.26 | 14/13.72 | 21/20.63 | 0.0138/ 0.0152 | 24.84/ 27.36 | 1.6 |
325 | 60 | 7/6.93 | 9/9.28 | 14/14.00 | 19/18.71 | 28/28.13 | 0.0188/ 0.0208 | 33.84/ 37.44 | 0.65 |
400 | 119 | 14/13.47 | 18/18.41 | 28/27.76 | 37/37.10 | 55/55.8 | 0.0374/ 0.0412 | 67.32/ 74.16 | 1.6 |
500 | 185 |
|
| 45/4.15 | 55/57.68 | 85/86.74 | 0.0581/ 0.0641 | 104.58/ 115.38 |
|
600 | 269 |
|
| 60/62.7 | 85/83.88 | 125/126.13 | 0.0845/ 0.0932 | 152.10/ 167.76 |
|
700 | 379 |
|
| 90/88.41 | 120/118.17 | 175/177.71 | 0.0091/ 0.1313 | 214.38/ 236.34 |
|
800 | 511 |
|
| 120/119.20 | 160/159.16 | 240/239.60 | 0.1605/ 0.1770 | 288.90/ 318.60 |
|
900 | 649 |
|
| 150/151.39 | 200/202.36 | 305/304.3 | 0.2039/ 0.2248 | 367.02/ 404.46 |
|
1000 | 805 |
|
| 185/187.78 | 250/251.00 | 375/377.45 | 0.2529/ 0.2788 | 455.22/ 501.74 |