波纹管换热器的基本结构及分类分析

换热器知识

波纹管换热器基本结构及适用范围

波纹管换热器的结构按管板、壳体及其配合部分的形式可分为固定管板式、浮头式、釜式。

波纹管换热器的基本结构及分类

U型管式四种结构型式，与管壳式换热器中的固定管板式、浮头式、釜式及U 型管式四种结构型式大体上相同，所不同的是内部主要传热元件（换热管）不同而已。波纹管换热器采用带波纹的换热管，而管壳式换热器采用光滑的直管作为换热管。具体选用哪种类型的换热器要根据工作条件全面衡量．同时应选择合适的流速来提高传热系数。

1．固定管板式波纹管换热器

这类换热器的特点是结构简单、紧凑，不堵不漏，运行平稳，安全可靠。换热管便于更换。在同样的筒体直径内，排管数目最多。管程可分成任何程数，可以改变程数来改变管内流体的流速。然而，壳程清洗比较困难，不能进行机械清洗。筒体与换热管之间的膨胀差由波纹管加以补偿，但补偿量不能太大。

固定管板式波纹管换热器适用于温度小干350℃、压为小于6.4MPa的场合，但最高温度与最大压力不能同时出现。

2．浮头式波纹管换热器

浮头式波纹管换热器的特点是管束可以随意从筒体内抽出，管束的膨胀不受筒体的约束，不会产生温差应力。膨胀量可大可小，管程可分成多管程，能在较高的温度和压力条件下工作。但这类换热器结构复杂，造价高，材料消耗大，在装配时要考虑换热管的受力情况，防止波纹换热管在不正常情况下工作。由于浮头端封头操作中无法检查，所以在制造、安装时要特别住意其密封性，否则易发生内漏。另外，管束与筒体之间的环隙较大，设计时要避免短路。

浮头式波纹管换热器几乎适用于任何场合，特别是壳程介质易堵易结垢的场合，此类换热器使用起来更加便利。

3．釜式波纹管换热器

釜式波纹管换热器上部设置适当的蒸发空间，同时兼有蒸发室的作用。蒸发室的尺寸由蒸汽的性质、选择的流速来决定。概算时一般取最大直径为小端直径的1.5~2倍，液面高度通常比最上部的管子至少高出500mm。这类换热器与浮头式相差不多，但制造起来比浮头式更难一些。相对来说，其费用也高一些。这类换热器主要应用于石化行业，重沸器是其应用的一个典型例子。对干不洁净的工作介质和压力高的情况均能适用。

4．U型管式波纹管换热器

U型管式波纹管换热器的特点是管束不受约束，可以自由伸缩，不会因为管束与筒体之间的温差而产生温度应力。与浮头式相比，其结构简单，密封连接少，管束可以抽出进行清洗，而巨管束重量轻，易于抽出。由于只有一块管板，且无浮头，所以造价要比浮头式低。然而，这类换热器在管板上排列的管子较少，管束中心一带存在间隙，流体易于短路．影响传热效果．另外，U型管式波纹管换热器在制造上的主要难题是弯管问题，因此波纹换热管在制造成U型管时采用组合件较好。由于U型波纹换热管在弯管范围内的曲率不一，管子的长度不同，因此介质分布不均，里层的换热管不能更换，因而只能采用堵管的方式来解决管子的泄漏问题。管子堵了之后，报废率大（一根U 型波纹换热管相当于两根直波纹换热管）。由于管板只有一块，没有第二块管板的支撑作用，因此在相同情况下，比其它类型的管板要厚一些。U 型管式波纹管换热器不可能是单管程的，当流体的流量很大时，压力损失非常大，因此这是一个明显的缺点。同时，对于大直径的换热设备，U 型管部分的支承也是一个比较突出的问题。

U型管式波纹管换热器适用于管束与筒体温度相差较大，或壳程介质易于结垢，需要清洗，又不适宜采用浮头式或固定管板式的场合。特别适用于高温高压流体，腐蚀性介质走管程的情况，因为这样，高压空间小，可以减轻重量，节省耐蚀材料，减少热损失和节约保温材料。一般情况，U型管式波纹管换热器用于居民区、楼堂馆所的生活热水系统中居多。

当然，波纹管换热器的型式除上面介绍的四种主要类型外，还有一些特别用途的换热器，由于他们的特殊性及局限性，在这里就不一一介绍。

波纹管换热器的分类

波纹管换热器按使用可分为：加热器、冷凝器、蒸发器、重沸器、冷却器、预热器、深冷器、过热器。

加热器是把流体加热至必需的温度所使用的波纹管换热器，被加热流体没有发生相变，如电厂首站用于供暖的加热器。

冷凝器是用于冷却凝结性气体，并使其凝结液化的波纹管换热器。凝结气体包括有机气体（如汽油气、乙醚气等）和无机气体（如水蒸汽等），把水蒸汽冷凝为水的换热器叫凝汽器。

蒸发器是用于加热流体并使其蒸发的波纹管换热器。

重沸器是用于使装置中冷凝的液体再加热，并使其蒸发的波纹管换热器。这种换热器大部分被应用于石化工业。

过热器是用于把流体（一般是气体）加热到过热状态而使用的波纹管换热器。冷却器是

用于把流体冷却到必要温度而使用的波纹管换热器。如食品行业使用的冷却器，是把20℃以上的液体冷却到1~2℃。

预热器是预先加热流体使后序操作中的效率得到改番而使用的波纹管换热器。如电厂中煤的燃烧需用空气，将其预热至l00℃以上，这样燃烧起来就比较充分，热效率得到提高。深冷器是用于把流体冷却到0℃以下的很低温度所使用的波纹管换热器。

波纹管换热器技术知识

换热器的发展概况

换热器作为一种传热设备，被广泛地应用于炼油、化工、轻上、油田输油加热、城市的集中供暖等领域。特别是从70年代以来，由于世界各国对能源危机的逐渐认识，对换热器的设计、制造、结构改进及传热机理的研究从未间断过，各国科技工作者纷纷寻找节约能源的途径，其中换热器以及换热元件的研究、开发越来越受到人们的重视。尤其是电子计算机的应用，不仅节省了大量的人力、物力，提高了效率，而且可以进行最优设计与控制，使其达到最佳技术经济性能。

随着科学技术的不断发展，适用于各种工况的不同结构的换热器应运而生，而在换热设备中应用最为广泛的是管壳式换热器，它比较容易清洗，易损件答易更换，特别的结构型式允许这种换热器满足几乎所有的场合，包括特别低和恃别高的压力和温度、大的温差、蒸发与凝结以及严重污染和具有腐蚀性流体的情况。然而，这种换热器传热系数较低，因而决定了其体积很大。同时，这种换热器易堵易结垢，清洗、维护工作量较大。60年代后期，我国独创制成了一种新型高效的伞板式换热器，它不仅具有一般板式换热器的特点（结构紧凑重量轻、传热系数大等），而且还具有螺旋通道兼有螺旋板换热器的一些特点（减少污垢沉积，不易结垢）。近年来，由于铝及铝合金钎焊技术的不断完善，促使另一种高效紧凑式的新型换热器，即板翅式换热器得到广泛地应用。但这几种换热器都具有自身的局限性，不能用于大流量、高温高压以及有严重污垢和腐蚀的场合，因而在石油、化工等重要领域的应用还很少。最近加多年，热管技术的不断完善，使得热管换热器在工业生产上的应用得到迅猛发展，然而其制造工艺比较复杂，因而在一定程度上限制了它在工业领域的大量应用。

近几年来，波纹管换热器的出现，标志着一场换热领域变革的到来。它是弹性力学与传热学两大技术学科较完善的结合，是管壳式换热器的一次深刻的革命。它是在原有传统管壳式换热器结构的基础上，用带有波纹的换热管取代了传统换热器中的光管，使流体在管内、管外形成充分强化的湍流，从而达到强化传热的目的。它继承了管壳式换热器坚固耐用、安全可靠等恃点，可用干几乎所有的场合，同时又克服了其换热能力差，易堵易结垢等缺点。与其它类型换热器相比，其综合性能指标处于领先水平。