在列管換熱器中,由于兩流體的溫度不同,使管束和殼體的溫度也不相同,因此它們的熱膨脹程度也有差別,若兩流體的溫差較大(50℃以上)時,就可能由于熱應力而引起設備的變形,甚至彎曲或破裂,因此必須考慮這種熱膨脹的影響。根據熱補償方法的不同,列管式換熱器有下面幾種形式:
(1)固定管板式熱換器。所謂固定管板式即兩端管板和殼體連接成一體,因此它具有結構簡單和造價低廉的優點。但是由于殼程不易檢修和清洗,因此殼方流體應是較潔凈且不易結垢的物料。當兩流體的溫差較大時,應考慮熱補償。例如具有補償圈(或稱膨脹節)的固定管板式換熱器,即在外殼的適當部位焊上一個補償圈,當外殼和管束熱膨脹不同時,補償圈發生彈性變形(拉伸或壓縮),以適應外殼和管束的不同的熱膨脹程度,這種補償方法簡單,但不宜用于兩流體的溫差較大(大于70℃)和殼方流體壓強過高(高于600kPa)的場合。
(2)U型管換熱器。管子彎成U型,管子的兩端固定在同一塊管板上,因此每根管子可以自由伸縮,而與其他管子和殼體均無關。這種形式換熱器的結構也較簡單,重量輕,適用于高溫和高壓場合。其主要缺點是管內清洗比較困難,因此管內流體必須潔凈;且因管子需一定的彎曲半徑,故管板的利用率差。
(3)浮頭式換熱器。浮頭式換熱器兩端管板之一不與外殼固定連接,該端稱為浮頭。當管子受熱(或受冷)時,管束連同浮頭可自由伸縮,而與外殼的膨脹無關,浮頭式換熱器不但可以補償熱膨脹,而且由于固定端的管板是以法蘭與殼體相連接的,因此管束可從殼體中抽出,便于清洗和檢修,故浮頭式換熱器應用較為普遍,但結構較復雜,金屬耗量較多,造價較高。
(4)填料函式列管換熱器。該換熱器的活動管板和殼體之間以填料函的形式加以密封。在一些溫差較大、腐蝕嚴重且需經常更換管束的冷卻器中應用較多,其結構較浮頭簡單,制造方便,易于檢修清洗。
5、板片式換熱器
板片式換熱器的傳熱面是由冷壓成形或經焊接的金屬板材構成的。屬于這類的換熱器有螺旋板式換熱器、板式換熱器和板翅式換熱器等。
6、非金屬換熱器
在化工生產中有不少具有強腐蝕性的物料,這時用普通材料制成的換熱設備不能滿足需要。隨著化學工業的發展,出現和發展了許多耐腐蝕的新型材料(如陶瓷、玻璃、聚四氟乙烯、石墨等)的換熱器。
例題1.與沉浸式蛇管換熱器相比,噴淋式蛇管換熱器的主要特點為( )。
A.可承受較高的壓力
B.傳熱效果較好
C.檢修和清洗困難
D.管板利用率低
答案:B. 傳熱效果較好
例題2.沉浸式蛇管換熱器的缺點是( )。
A.結構復雜
B.價格高
C.承壓低
D.總傳熱系數K值較小
答案:D.總傳熱系數K值較小
例題3.目前生產中應用最廣泛的傳熱設備是( )。
A.沉浸式蛇管換熱器
B.噴淋式蛇管換熱器
C.套管式換熱器
D.列管式換熱器
答案:D.列管式換熱器