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換熱設備系列

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U形管換熱器


 
概述
       U形管式換熱器每根管子均彎成U形,流體進、出口分別安裝在同一端的兩側,封頭內用隔板分成兩室,每根管子可自由伸縮,來解決熱補償問題。

主要特點
       結構簡單,只有一個管板,密封面少,運行可靠,造價低;管束可抽出,管間(殼程)清洗方便。質量輕,適用于高溫和高壓的場合。管程清洗困難,管程流體須是潔凈和不易結垢的物料,由于管子需要一定的彎曲半徑,故管板利用率低;管束內層間距大,殼程易短路;內層管子不能替換,因而抱人率高。U形管式換熱器適用于管、殼壁溫差較大或殼程介質易結垢,而管程介質清潔不易結垢以及高溫、高壓、腐蝕性強的場合。一般高溫、高壓、腐蝕性強的介質走管內,可是高壓空間減小,密封易解決,并可節約材料和減少熱損失。

應用范圍
       換熱器是應用于汽車、石油化工、動力、醫藥、冶金、制冷、輕工、食品、工程機械等行業的一種通用設備,約占工藝設備總量的20%~70%。按其傳熱面的形狀和結構進行分類可分為管型、板型和其他形式換熱器。目前常用的換熱器種類有浮頭式、固定管板式和U形管式,其中以浮頭式換熱器居多。固定管板式換熱器由于自身結構,應用的場合有限;浮頭式換熱器零部件多,易拆卸和清理,但檢修的工作量大,容易內漏;而U型管式換熱器的管板比固定管板式換熱器少,其泄漏點就相應減少。此外,U型管式換熱器的殼程水壓試驗后烘干也比較容易,而且它的適用場合廣、檢修簡單、操作彈性好。如果換熱器的換熱面積小、殼程與管程的溫差較大或殼程介質很容易臟、管束表面需要經常清理地,一般都采用U型管式換熱器。

結構特點
       U型管式換熱器,單臺換熱器共有兩塊管板。
       這種換熱器有一半管束管內外介質的流動方向為并流,另一半管束管內外介質的流動方向為逆流。U型管式換熱器的雙管板之間一般采用聚液殼彼此連接。聚液殼可以用來調整管板間距且保證兩管板相互平行。同時,聚液殼用來封閉相鄰兩管板之間泄漏出的氣(液)體,防止有毒氣(液)體的外溢。聚液殼高和低處需分別設置放空口和放凈口,用于及時導出滲漏氣(液)體。如果殼程與管程之間溫差大,為了降低殼程與管程管板與換熱管連接處的應力,應盡量降低短節的壁厚,必要時可增加一個膨脹節。

設計要求
       U形管換熱器與其他類型換熱器的區別是管束結構,在設計換熱管布局時應考慮換熱管的彎曲半徑尺與分程隔板槽兩側相鄰管中心距的關系。管徑越大,彎曲半徑就越大,大部分換熱管的彎曲半徑大于分程隔板槽兩側相鄰管中心距;且U形管彎曲段的彎曲半徑應不小于兩倍的換熱管外徑,常用換熱管的彎曲半徑可查手冊選取。
       因此,為了保證適合分程隔板槽兩側相鄰管的中心距,內層換熱管在排列時需要進行斜向交叉排列。如果內層U形管之間的間距過大時,可設置假管或者擋板。

技術參數
U形管式換熱器的主要參數
公稱直徑
DN/mm
管程數
N
管子根數n 中心排管數 管程流道面積/m² 換熱面積/m²
換熱管外徑d/mm d×δt/mm L=3米 L=6米
19 25 19 25 19×2 25×2 25×2.5 19 25 19 25
325 2 38 13 11 6 0.0067 0.0045 0.0041 13.4 6.0 27.0 12.1
4 30 12 5 5 0.0027 0.0021 0.0019 10.6 5.6 21.3 11.2
426
400
2 77 32 15 8 0.0136 0.0111 0.0100 26.9 14.7 54.5 29.8
4 68 28 8 7 0.0060 0.0048 0.0044 23.8 12.9 48.2 26.1
500 2 128 57 19 10 0.0227 0.0197 0.0179 44.6 26.1 90.5 53.0
4 114 56 10 9 0.0101 0.0097 0.0088 39.7 25.7 80.5 52.1
600 2 199 94 23 13 0.0352 0.0326 0.0295 69.1 42.9 140.3 87.2
4 184 90 12 11 0.0163 0.0155 0.0141 63.9 41.1 129.7 83.5
700 2 276 129 27 15 0.0492 0.0453 0.0411 194.1 119.4
4 258 128 12 13 0.0228 0.0221 0.0201 181.4 118.4
800 2 367 182 31 17 0.0650 0.0630 0.0571 257.7 168.0
4 346 176 16 15 0.0306 0.0304 0.0276 242.8 162.5
900 2 480 231 35 19 0.0850 0.0800 0.0725 336.2 212.8
4 454 226 16 17 0.0402 0.0391 0.0355 317.8 208.2
1000 2 603 298 39 21 0.1067 0.1032 0.0936 421.5 273.9
4 576 292 20 19 0.0510 0.0505 0.0458 402.4 268.4
1100 2 738 363 43 24 0.1306 0.1257 0.1140 514.6 332.9
4 706 356 20 21 0.0625 0.0616 0.0559 492.2 326.5
1200 2 885 436 47 26 0.1566 0.1510 0.1369 615.8 399.0
4 852 428 24 21 0.0754 0.0741 0.0672 592.6 391.7
注:①排管數按正方形旋轉45°排列計算。
       ②計算換熱面積按光管及公稱壓力2.5MPA的管板厚度計算。

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