U形管換熱器的制造工藝介紹

時間:2021-05-18 10:50 瀏覽次數:
【概要】:1、U形管換熱器的應用 換熱器是廣泛應用于汽車、航空、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...

U形管換熱器的制造工藝介紹  
1、U形管換熱器的應用

  換熱器是廣泛應用于汽車、航空、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。

  2、U形管換熱器的結構設計

  2.1U型管換熱器的結構

  U型管式換熱器,單臺換熱器共有兩塊管板,如下圖1所示(件號45為中間擋板,件號46為U形換熱管,件號47為內導流筒)。

  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很大,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。

  2.2U型管換熱器的設計

  U形管換熱器與其他類型換熱器的zui大區別是管束結構,在設計換熱管布局時應考慮換熱管的zui小彎曲半徑尺i與分程隔板槽兩側相鄰管中心距s的關系。管徑越大,zui小彎曲半徑就越大,大部分換熱管的zui小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R(見圖2)應不小于兩倍的換熱管外徑,常用換熱管的zui小彎曲半徑R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,zui內層換熱管在排列時需要進行斜向交叉排列。如果zui內層U形管之間的間距過大時,可設置假管或者擋板。

  3、材料的選擇

  設計時應注意管板與換熱管須有一定的硬度差,一般管板比換熱管硬度高HB20~HB30。zui好是采用強度等級較高的材料作管板(16Mn鍛件),強度等級較低的材料作換熱管(如10號無縫鋼管)。當兩者硬度相近時,可將管端進行退火處理,以降低換熱管的硬度。在滿足設計要求的同時,選用合適的材料,zui大限度的保證強度和傳熱系數。也就是說,要選擇傳熱性好的材料,要敢于嘗試新的材料。要對產品進行可追溯性的記錄。

  4、U形管換熱器的制造

  穿管是U形管束制造中的難點,需要對以下幾個方面進行嚴格控制:保證折流板管孔精度和排列同軸度;對U形管的形狀偏差進行嚴格控制;對直線段的直線度進行嚴格控制;穿管時在管頭加裝引導裝置。管頭與管板的連接可采用管板自動焊技術,完全可以使管束在平放的狀態完成焊接。

  目前U形管換熱器大量應用于高溫高壓的場合。與浮頭式換熱器相比,由于去掉了浮頭密封,U形管換熱器的管束小易發生內漏,即使發生內漏,也非常容易處理,尤其是在查找漏點的時候不需要過多的工裝;而浮頭式換熱器在查找內漏時需要有大量專用的工裝,操作起來比較繁瑣。

  U形管換熱器的管束發生內漏時一般有兩種可能:一種是換熱管損壞;另一種是管板接頭焊縫腐蝕。第.一種情況一般很少發生,發生時可用堵頭堵住;第.二種情況比較多見,處理時可以對焊縫進行清理補焊。使用狀態下的受力狀況較好,尤其在管程溫差較大時,每個管程的溫度不一樣,單個管程的換熱管所受到的溫差應力能夠自由平衡,不受浮動管板的限制,有利于保護換熱管。使用過程中的操作彈性更大,與同等規格浮頭式換熱器相比,U形管換熱器能夠承受更大的溫度和壓力波動,有利于裝置的安穩運行。

  5、水壓試驗

  首先按要求壓力進行殼程的水壓試驗,從聚液腔的空間檢查換熱管與內側管板的連接質量。殼程水壓試驗合格后,組焊隔離腔的短節使之成為密閉的腔體。按要求壓力進行氣密性試驗。分別在聚液腔下方的兩個排泄孔安裝透明的U形管檢驗工裝,U形管內加水,保持一定的水平液位。若有試驗氣體微滲漏時,則U形管內的水平液位就會發生變化,以氣密性試驗時U形管內仍保持液位水平為合格。然后進行殼程氨滲透試驗,在隔離腔的排泄孔貼試紙,試紙不變色為合格。其次對聚液腔進行氣密性試驗,zui后對管程進行水壓試驗和氣密性試驗。

  6、結語

  綜上所述,U形管式換熱器在使用性能上的優勢相當明顯。為此,我國應進一步研制完善滿足國內化工裝置所要的U形管式換熱器產品,開發適應煉油化工裝置不同工藝與生產要求的系列產品;完善制造工藝、加工裝備及生產環境,提高制造能力及產品質量,力爭使國產U形管式換熱器的生產、產品性能、質量等達到并超過國外同類產品水平。

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