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相关多种换热站换热器理论知识和内容(二)

时间:2020-1-7 10:30:33   作者:曼能节能   来源:注册   评论:0
内容摘要:换热器内部的流体流速一般较高,由于流体的脉冲和流动都会造成换热管的振动,或者整个设备振动,但最危险的是工艺开车过程中,提压或加负荷较快,很容易引起换热管振动,特别是在隔板处,管子振动的频率较高..

一、目前普遍使用的换热器--管壳式换热器作介绍:

管壳式换热器由壳体、管束、管箱等结构组成,根据其结构特点的不同可分为两大类:一类时刚性结构,如不带膨胀节的固定管板式换热器;另一类是具有温差补偿结构的管壳式换热器,如带膨胀节的固定管板式换热器、浮头式、U型管式换热器等。

(1)、固定管板式换热器

优点:a.结构简单紧凑,制造成本低

b.与其它类型换热器相比,在相同壳体直径下,排管数目最多

c.管内便于清洗

缺点:a。壳程不能用机械方法清洗,应走清洁流体

b.不设膨胀节时,管、壳程可能产生较大的温差应力


(2)、浮头式换热器

优点:a.壳体和管束热变形自由,不产生热应力

b。 管束可从壳体中抽出,便于壳程的检修和清洗

缺点:a。结构复杂,造价高。

b。 为使一端管板浮动,需增加一个浮头盖及相关连接件以保证壳程密封,操作时,如果浮头盖连接处泄漏将无法发现,所以应严格保证其密封性能

c.为使浮头管板和管束检修时能够一起抽出,在管束外缘与壳壁之间形成宽度为16~22mm的环隙,这样不仅减少了排管数目,而且增加了旁路流路,降低了换热器的热效率。


(3)、填料函式换热器

优点:a。 结构比浮头式换热器简单,壳体和管束热变形自由,不产生热应力。

b.管束可从壳体中抽出,壳程的检修和清洗方便。

缺点: 填料函处形成动密封,壳程介质易泄漏,要求壳程介质温度和压力不能过高,且无毒、非易燃和易爆


(4)、U形管式换热器

优点:a.结构简单,省去一块管板和一个管箱,造价低

b.管束和壳体分离,热膨胀时互不约束,消除热应力

c。管束可以从壳体中抽出,管外清洗方便

缺点:a.弯管必须保持一定曲率半径,管束中央会存在较大的空隙,流体易走短路,对传热不利

b.管内不能用机械方法清洗,易走清洁流体

c.管子泄漏损坏时,只有最外层管子可以更换,其他管子只能堵死,会减小换热面积。


二、波纹管式换热器

特点:

(1).传热效率高。

采用特殊设计制造的变截面波纹管取代传统列管换热器中主要传热元件 光管,使流体在管内外形成充分湍流。同时,增加了换热面积,即使在流速较低的情况下,流体在管内外均可形成较强的扰动,从而大大提高了传热系数。

(2).不易结垢,不堵塞,耐腐蚀。

采用不锈钢制成的波纹管,由于波纹管为热补偿元件。在热胀冷缩过程中产生轴向蠕动,使管内外的附垢自行脱落,同时管路通道大,压力小,不易堵塞,如有腐蚀度高的工况可选用特殊不锈钢材料。

(3).热应力小、使用寿命长。 由于换热管为波纹管,轴向补偿量大,即使管壳程温差大的情况下,都能自行补偿。管与管板的热应力很小,不易裂坏,大大提高了使用寿命。

(4).传热效率高,降低投资成本。传热效率是正常换热器的2~3倍,从而降低了设备制造成本,为用户节省投资成本。


换热站的工艺流程叙述:


(1)换热站采暖系统工艺流程:

换热站内采暖系统使用0。46MPa(g),200℃过热蒸汽将由集水器从各单元用户收集的的70℃供热回水通过热水循环泵送到换热器加热到95℃,经过循环泵加压后再由分水器送到各单元用户,散热后再返回换热站循环加热。

为了保证水量的持续稳定,换热站内设置有补水定压系统。补水定压系统由补水箱、稳压罐以及补水泵组成。当补水箱的液位过低时,通过液位传感器控制自动调节阀进行补水操作,补水源来自于厂区外管网。水量通过补水泵送至热水循环泵进换热器,当补水泵或稳压罐产生压差变化时,将通过压力传感器来控制自动调节阀开启,使一部分水回流到补水箱中。正常情况补水泵一开一备,事故状态补水泵可以同时开启。

经各换热站换热后的蒸汽冷凝水采用凝水加压回收机组回收至室外管网。闭式凝水回收装置由除污装置,调压装置,汽蚀消除装置,吸气定压装置,闭式凝结水箱,液位传感器,耐高温电机泵,自控配电系统等组成。供热信息网了解到闭式凝水回收机组采用连续运行方式,三台水泵互为备用,最大水量时两台泵同时运行,根据凝结水量自动切换运行,并调节运行泵的台数。

(2)换热站伴热系统工艺流程:

由于工艺伴热系统的换热量不大,故换热系统的设备选用成套的换热机组,即将换热器,循环泵,补水定压装置及管路连接等组合在一个模块上。

换热站内伴热系统使用0.46MPa(g),200℃过热蒸汽将由集水器从各单元用户收集的75℃供热回水通过热水循环泵送到换热器加热到95℃,经过循环泵加压后再由分水器送到各单元装置,散热后再返回换热站循环加热。

为了保证水量的持续稳定,换热站内设置有补水定压系统。补水定压系统由补水箱、稳压罐以及补水泵组成。当补水箱的液位过低时,通过液位传感器控制自动调节阀进行补水操作,补水源来自于厂区外管网。水量通过补水泵送至热水循环泵进换热器,当补水泵或稳压罐产生压差变化时,将通过压力传感器来控制自动调节阀开启,使一部分水回流到补水箱中。正常情况补水泵一开一备,事故状态补水泵可以同时开启。

由于换热量不大,经各换热站换热后的蒸汽冷凝水并入采暖系统的凝结水回收装置通过凝结水泵送入外管网。换热器技术问答:

1.换热器是如何传热的?

答:在最普遍的间壁式换热器中,主要是传导和对流两种传热方式。热流体先用对流给热的方式将热量传给管壁的一侧,再以传导的方式将热量从管壁一侧传过另一侧,最后管壁另一侧又以对流给热方式将热量传给了冷流体,从而完成了换热器的传热过程。

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2.介质流速对换热效果有何影响?

答:介质在换热器内的流速越大,其传热系数也越大。因此提高介质在换热器内的流速可以大大提高换热效果,但增加流速带来的负面影响是增大了通过换热器的压力降,增加了泵的能量消耗,所以要有一定的适宜范围。


3.换热管表面结构对换热效果有何影响?

答:采用特殊设计的换热管表面结构,如翅片管,钉头管,螺纹管等,一方面增大了传热面积,另一方面特殊表面的扰流作用大大增加了管外流体的湍流程度,两方面都能提高换热器的整体换热效果,所以这些表面结构要比光管表面的性能优异.


4.换热管表面除垢目前常用有那些方法?

答:换热管表面除垢常用方法有:钢钎人工清垢、机械除垢、压力水清垢、化学除垢。


5.换热设备强化传热有那些常用方法?

答:换热设备强化传热的主要方法:一是采用增大传热表面的结构,如:

(1) 采用翅片管,钉头管,螺纹管,波纹管等,螺环管

(2) 管表面进行机械加工,螺旋槽管,螺纹管等

(3) 采用小管径管子,可增加相同管板面积上的布管数,增大传热面积

二是增加流体在换热器内的流速,可以大大提高其传热系数,如:

(1) 增设扰流子,如在管中插入螺旋带,管外设置折流板,假管等。

(2) 增加管程或壳程数目。

另外,采用导热性能良好的材料来制造换热器,做好换热器防腐防垢措施,及时清垢等都是提高传热效果的手段。


6.冷却水换热器为什么会产生水垢?

答:水垢是由水中的溶解盐类结晶析出,附着于换热器管壁上而形成的,它的特点是密实坚硬,附着牢固,清除困难。水中大量存在的悬浮粒子可以成为晶种,其它杂质离子,细菌,粗糙的金属表面等都对结晶过程有强烈的催化作用,大大降低了结晶析出所需的过饱和度,因此冷却水换热器很容易产生水垢。


7.换热器管为什么会结垢?如何除垢?

答: 因为换热器大多是以水为载热体的换热系统,由于某些盐类在温度升高时从水中结晶析出,附着于换热管表面,形成水垢。在冷却水中加入聚磷酸盐类缓冲剂,当水的PH值较高时,也可导致水垢析出。初期形成的水垢比较松软,但随着垢层的生成,传热条件恶化,水垢中的结晶水逐渐失去,垢层即变硬,并牢固地附着于换热管表面上。

此外,如同水垢一样,当换热器的工作条件适合溶液析出晶体时,换热管表面上即可积附由物料结晶形成的垢层;当流体所含的机械杂质有机物较多、而流体的流速又较小时,部分机械杂质或有机物也会在换热器内沉积,形成疏松、多孔或胶状污垢。

换热器管束除垢的方法主要有下列三种:


(1)、手工或机械方法

当管束有轻微堵塞和积垢时,借助于铲削、钢丝刷等手工或机械方法来进行清理,并用压缩空气,高压水和蒸汽等配合吹洗。供热信息网了解到当管子结垢比较严重或全部堵死时,可用管式冲水钻(又称为捅管机)进行清理。


(2)、冲洗法

冲洗法有两种。第一种是逆流冲洗,一般是在运动过程中,或短时间停车时采用,可以不拆开装置,但在设备上要预先设置逆流副线,

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