了解下管殼式換熱器熱應(yīng)力的產(chǎn)生效果

管殼式換熱器中固定管板換熱器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)決定了其熱應(yīng)力問(wèn)題：管殼兩端的焊接構(gòu)成剛性結(jié)構(gòu)；管殼兩端管板的焊接構(gòu)成剛性結(jié)構(gòu)；殼程溫度為殼程運(yùn)行溫度，換熱管溫度為殼程和工程側(cè)的總和。

殼體的熱膨脹與換熱管不同，但兩者焊接成剛性結(jié)構(gòu)，熱膨脹的差異導(dǎo)致熱應(yīng)力；熱應(yīng)力導(dǎo)致?lián)Q熱管與管頭焊縫軸向拉伸，影響焊接質(zhì)量，管殼與管板同一焊縫應(yīng)力過(guò)大易損壞。

   在換熱器的規(guī)劃過(guò)程中，一般都會(huì)考慮這種應(yīng)力差。若不能滿足要求，應(yīng)在殼體上設(shè)置伸縮縫。也許固定管板式換熱器應(yīng)該換成u形管換熱器和浮頭換熱器，以消除這種應(yīng)力差造成的隱蔽性。

　熱管換熱器的優(yōu)點(diǎn)

　　熱管換熱器是由若干熱管組成的,每根或每片熱管是一獨(dú)立傳熱單元,一根或一片熱管損壞,不影響其它熱管的正常使用;熱管外通常有高頻焊翅片,大大增加了換熱面積;因?yàn)闊峁芤韵嘧兗肮べ|(zhì)汽化潛熱的方式傳遞熱量,傳熱;工作介質(zhì)的循環(huán)是依靠回流液的重力作用,不需外加動(dòng)力,無(wú)機(jī)械運(yùn)行部件,增加了設(shè)備可靠性,也極大地減少了運(yùn)行費(fèi)用;冷凝段與蒸發(fā)段彼此獨(dú)立,實(shí)現(xiàn)匯源分割。根據(jù)介質(zhì)的種類、壓力、溫度、污垢和其他條件，管板與殼體的連接的各種結(jié)構(gòu)型式特點(diǎn)，傳熱管的形狀和傳熱條件，造價(jià)，維修檢查方便等情況來(lái)選擇設(shè)計(jì)制造各種管殼式換熱器。3. 2 　熱管的壽命及延長(zhǎng)壽命的研究

　　眾所周知,金屬鐵在高溫時(shí)與工質(zhì)水易發(fā)生反應(yīng), Fe H2 O→Fe3 O4 H2↑由于不凝性氣體氫氣的存在,使得換熱管不能將熱量傳遞給冷凝段,也就失去了熱管的功用,為解決這一問(wèn)題,熱管界試驗(yàn)了內(nèi)部成膜、增加吸氫劑等等方案。工業(yè)界內(nèi)部成膜方案使用較為普遍,使得熱管內(nèi)壁反應(yīng)生成Fe2 O3鈍化膜,阻止氫氣的進(jìn)一步生成。特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低廉，殼程清洗和檢修困難，殼程必須是潔凈不易結(jié)垢的物料。3. 3 　熱管換熱器的合理設(shè)計(jì)

　　如圖1所示:熱側(cè)放出熱量等于冷側(cè)吸收熱量,可以通過(guò)調(diào)整冷、熱段翅片的間距及調(diào)整冷、熱側(cè)面積達(dá)到調(diào)整管內(nèi)蒸汽溫度及壁溫的目的,適當(dāng)降低管內(nèi)蒸汽溫度確保熱管安全及提高末排壁溫而避開(kāi)腐蝕。因此,熱管換熱器工業(yè)設(shè)計(jì)時(shí),根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)正常設(shè)計(jì)工況進(jìn)行設(shè)計(jì),依據(jù)上限工況校核管內(nèi)蒸汽溫度,依椐下限工況校核溫度,從而使得熱管換熱器的使用可靠性大大增加。C型封頭、N型封頭換熱器中的管束是可抽出的，其中C型封頭的換熱器中的管板和管箱是焊在一起的。

換熱器分類：

管殼式換熱器根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可分為下列兩類。

1.剛性結(jié)構(gòu)的管殼式換熱器：這種換熱器又成為固定管板式，通?？煞譃閱喂艹毯投喙艹虄煞N。它的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、造價(jià)便宜和應(yīng)用較廣；缺點(diǎn)是管外不能進(jìn)行機(jī)械清洗。

2.具有溫差補(bǔ)償裝置的管殼式換熱器：它可使受熱部分自由膨脹。該結(jié)構(gòu)形式又可分成：

① 浮頭式換熱器：這種換熱器的一端管板能自由伸縮，即所謂“浮頭”。他適用于管壁和殼壁溫差大，管束空間經(jīng)常清洗。但它的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，加工制造的費(fèi)用較高。

② U形管式換熱器：它只有一塊管板，因此管子在受熱或冷卻時(shí)，可以自由伸縮。這種換熱器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但制造彎管的工作量較大，且由于管子需要有一定的彎曲半 徑，管板的利用率較差，管內(nèi)進(jìn)行機(jī)械清洗困難，拆換管子也不容易，因此要求通過(guò)管內(nèi)的流體是清潔的。這種換熱器可用于溫差變化大，高溫或高壓的場(chǎng)合。管殼熱交換器的殼體大多數(shù)為圓柱型，配有管束，管束兩邊固定不動(dòng)在管板上。