最全的換熱器技術(shù)問答
1.換熱設備如何分類?
答:按《石油化工總公司設備分類目錄》可分為:
(1)管殼式換熱器
(2)套管式換熱器
(3)水浸式換熱器
(4)噴淋式換熱器
(5)回轉(zhuǎn)(蛇管)式換熱器
(6)板式換熱器
(7)板翅式換熱器
(8)管翅式換熱器
(9)廢熱鍋爐
(10)其他
2.換熱器是如何傳熱的?
答:在最普遍的間壁式換熱器中,主要是傳導和對流兩種傳熱方式。熱流體先用對流給熱的方式將熱量傳給管壁的一側(cè),再以傳導的方式將熱量從管壁一側(cè)傳過另一側(cè),最后管壁另一側(cè)又以對流給熱方式將熱量傳給了冷流體,從而完成了換熱器的傳熱過程。
3.介質(zhì)流速對換熱效果有何影響?
答:介質(zhì)在換熱器內(nèi)的流速越大,其傳熱系數(shù)也越大。因此提高介質(zhì)在換熱器內(nèi)的流速可以大大提高換熱效果,但增加流速帶來的負面影響是增大了通過換熱器的壓力降,增加了泵的能量消耗,所以要有一定的適宜范圍。
4.換熱管表面結(jié)構(gòu)對換熱效果有何影響?
答:采用特殊設計的換熱管表面結(jié)構(gòu),如翅片管,釘頭管,螺紋管等,一方面增大了傳熱面積,另一方面特殊表面的擾流作用大大增加了管外流體的湍流程度,兩方面都能提高換熱器的整體換熱效果,所以這些表面結(jié)構(gòu)要比光管表面的性能優(yōu)異。
5.換熱管表面除垢目前常用有那些方法?
答:換熱管表面除垢常用方法有:
機械除垢:鋼釬人工清垢、壓力水清垢
6.換熱管表面防垢有那些方法?
答:(1)鎳磷鍍
(2)化學涂層,847涂料
7.換熱設備強化傳熱有那些常用方法?
答:換熱設備強化傳熱的主要方法
一是采用增大傳熱表面的結(jié)構(gòu),如
1采用翅片管,釘頭管,螺紋管,波紋管等
2管表面進行機械加工:螺環(huán)管、螺旋槽管、螺紋管等
3采用小管徑管子,可增加相同管板面積上的布管數(shù),增大傳熱面積
二是增加流體在換熱器內(nèi)的流速,可以大大提高其傳熱系數(shù),如:
1增設擾流子,如在管中插入螺旋帶,管外設置折流板,假管等。
2增加管程或殼程數(shù)目。
另外,采用導熱性能良好的材料來制造換熱器,做好換熱器防腐防垢措施,及時清垢等都是提高傳熱效果的手段。
8.列管式換熱器檢修時,對堵管的數(shù)目有什么要求?
答:管束個別管子腐蝕穿孔允許用經(jīng)過加工的圓錐度為3~5°的金屬柱塞堵死。一般在同一管程內(nèi),堵死的管數(shù)不超過總管數(shù)的10%,但根據(jù)工藝上的要求,可以適當增加。
9.為什么管板兩側(cè)的墊片必須選用同一種材料?
答:因為管板兩側(cè)的法蘭緊固螺栓是同一螺栓,施加在管板兩側(cè)墊片的比壓是一樣的。如果兩側(cè)兩側(cè)墊片選擇不同材料,必然使其中一側(cè)墊片比壓不夠而造成密封失效或另一側(cè)的墊片比壓過大而造成密封失效,因此管板兩側(cè)的墊片必須選用同一種材料。
10.冷卻水換熱器為什么會產(chǎn)生水垢?
答:水垢是由水中的溶解鹽類結(jié)晶析出,附著于換熱器管壁上而形成的,它的特點是密實堅硬,附著牢固,清除困難。水中大量存在的懸浮粒子可以成為晶種,其它雜質(zhì)離子,細菌,粗糙的金屬表面等都對結(jié)晶過程有強烈的催化作用,大大降低了結(jié)晶析出所需的過飽和度,因此冷卻水換熱器很容易產(chǎn)生水垢。
11.浮頭式換熱器有那些主要部件?
答:主要部件有:管束,折流板,防沖板,拉桿,定距管,殼體,管箱,管板,進口法蘭,出口法蘭,浮動管板,浮頭法蘭,浮頭蓋,浮頭鉤圈,浮頭墊片,外頭蓋法蘭,外頭蓋側(cè)法蘭,外頭蓋,外頭蓋墊片,放氣口,排液口,管箱法蘭,管箱側(cè)法蘭,管箱墊片,管箱側(cè)墊片,固定鞍座,活動鞍座。
12.固定管板式換熱器有哪些主要部件?
答:主要部件有:管束,折流板,拉桿,定距管,殼體,管箱(頂蓋),管板,進口法蘭,出口法蘭,管箱法蘭,管箱墊片,固定鞍座,活動鞍座,耳式支座,膨脹節(jié)。
13.U型管換熱器有哪些主要部件?
答:主要部件有:U型管束,折流板,防沖板(內(nèi)導流筒),拉桿,定距管,殼體,管箱,管板,進口法蘭,出口法蘭,管箱法蘭,管箱側(cè)法蘭,管箱墊片,管箱側(cè)墊片,固定鞍座,活動鞍座。
14.套管式換熱器有哪些主要部件?
答:套管式換熱器主要部件有:內(nèi)管,外管,回彎頭
15.水浸式換熱器有哪些主要部件?
答:水浸式換熱器主要部件有:進口管,出口管,集合管,蛇管,冷卻水箱。
16.噴淋式換熱器有哪些主要部件?
答:噴淋式換熱器主要部件有:管束,風機,水噴嘴,排水管,給水泵。
17.固定管板式換熱器,U型管式換熱器,浮頭式換熱器各有什么特點?
答:固定管板式換熱器的特點是結(jié)構(gòu)緊湊,簡單,造價低,在相同的殼徑內(nèi)布管數(shù)最多,單管更換維修方便,管內(nèi)清洗方便,但管外清洗較困難,管子與殼體溫差應力大。U型管式換熱器的特點是結(jié)構(gòu)較簡單,無溫差應力問題,流體流速大,金屬耗量少,適用高溫高壓流體,管束可抽出便于清掃殼程及管間,但管內(nèi)彎頭不易清掃,管板上布管數(shù)少,管間距大,管束中心有間隙,管外流體易走短路。浮頭式換熱器的特點是管束可自由移動,無溫差應力問題,管束可自由抽出,便于清洗管外和管束,但浮頭結(jié)構(gòu)復雜,造價高,浮頭處密封要求較嚴格,運行時浮頭處易泄漏且不易檢查發(fā)現(xiàn)。
18.固定管板式換熱器適用于哪些地方?
答:固定管板式換熱器適用于殼程介質(zhì)清潔,不易結(jié)垢,介質(zhì)溫差比較小的場合。
19.U型管式換熱器適用于哪些地方?
答:U型管式換熱器適用于管殼壁溫差較大,管內(nèi)走清潔介質(zhì)的高溫高壓的場合
20.浮頭式換熱器適用于哪些地方?
答:浮頭式換熱器適用于管殼溫差較大,介質(zhì)不清潔,需經(jīng)常清洗的場合。
21.列管式換熱器的排列有三角形排列和正方形轉(zhuǎn)45°角排列,為什么?
答:三角形排列和正方形轉(zhuǎn)45°角排列各有其優(yōu)缺點。三角形排列的優(yōu)點是緊湊,傳熱效率高,在同樣的管板面積上排管數(shù)最多,比正方形排列約多15%,但不易清洗管子外表面;而正方形轉(zhuǎn)45°角排列清洗管子外表面較方便,但排管數(shù)量比三角形排列少的多。
22.列管式換熱器中常用列管的材料有哪些?
答:常用列管的材料有:10# ,20#,12CrMo,15CrMo,0Cr13,1Cr13,1Cr5Mo,0Cr18Ni9Ti,1Cr18Ni9Ti,鈦管,410,321等等
23.列管式換熱器中,為什么管徑分別選用φ32,φ25,φ19,φ16?
答:管徑的大小會直接影響換熱器的性能。管徑小,給熱系數(shù)大,在相同容積內(nèi)有效傳熱面積也大。這樣既可使結(jié)構(gòu)緊湊,又節(jié)省材料。但管徑過小時也會帶來不利影響,對于相同流速的流體,管徑越小,流動時受到的阻力越大,其壓力損失也隨之增加,此外過細的管子還容易被污物堵塞,使得清掃困難,因此換熱器的管徑一般為16毫米至32毫米。
24.為什么換熱器支座的螺栓孔有圓形的,也有長條圓形的?
答:固定支座上的螺栓孔是圓形的,目的是為了能把殼體緊緊固定在基礎(chǔ)上?;顒又ё系穆菟资情L條圓形的,目的是使殼體受到溫度變化時能自由的伸縮,避免產(chǎn)生較大的應力,以保護設備。
25.常用的換熱器墊片有哪些?
答:常用的換熱器墊片有耐油石棉墊,鐵包墊,波齒墊,金屬墊
26.浮頭式換熱器小浮頭螺栓選用要注意哪些問題?
(1)長度
(2)濕H2S應力腐蝕
(3)溫度
27.列管式換熱器中折流板(折流桿)有什么作用?
答:換熱器中折流板(折流桿)可以起到改變殼程內(nèi)流體的流向,提高殼程內(nèi)流體的流速,增加介質(zhì)的湍流程度,提高傳熱效率以及支撐管束的作用。
28.為什么列管式換熱器有單管程,兩管程,四管程,六管程,八管程?
答:當換熱器的總管數(shù)相同時,增加管程數(shù)可以使每程管子中的流速變大,因此可以增加給熱系數(shù)和減少所需傳熱面積。但同時也增大了壓力降,并使流體不能全以逆流方式換熱,而且換熱器結(jié)構(gòu)更加復雜。所以一般采用的管程數(shù)不少于2,不大于8,具體應根據(jù)實際工藝要求來選擇。
29.列管式換熱器內(nèi)漏有哪些原因引起?
答:換熱器內(nèi)漏可能有以下原因:
換熱管腐蝕穿孔,或斷裂
管口腐蝕減薄引起泄漏
換熱管與管板脹接處松動
換熱管與管板焊接處產(chǎn)生裂紋,氣孔或腐蝕穿孔
小浮頭螺栓松動或斷裂
小浮頭墊片損壞
小浮頭或浮動管板密封損壞
30.換熱器檢修后為什么要試水壓?
答:換熱器檢修后試水壓的目的是檢查換熱器是否有具有安全的承受設計壓力的能力(即耐壓強度),嚴密性,接口或接頭的質(zhì)量,焊接質(zhì)量和密封結(jié)構(gòu)的緊密程度。此外還可以觀測受壓后容器和管道的母材焊縫的殘余變形量,及時發(fā)現(xiàn)材料存在的問題。
31.列管式換熱器安裝位置為什么有些是立置,有些是臥置(臥式)?
答:列管式換熱器有些是立置而有些是臥置,主要從下面幾個方面考慮:①生產(chǎn)工藝要求:如某些重沸器需要一定的介質(zhì)液位高度,若采用臥置換熱器,即無法達到液位高度的要求,因此必須選擇立置換熱器;②大型化:如果一個工藝單元換熱面積需要數(shù)千平方米,若選擇熱管長度6米的臥置換熱器,可能需要數(shù)臺換熱器,占地面積較大,不利于裝置的空間有效布置,若選擇換熱管長度12米的立置換熱器,1臺就可以解決問題;③減少壓力降:有些生產(chǎn)工藝要求盡量減少介質(zhì)輸送過程的壓力降,選擇立置換熱器并與塔器并列布置,使其縮短與塔器的連接管線,減少壓力降。
32.為什么有些地方選用套管式換熱器,水浸式換熱器,而另一些地方選用列管式換熱器?
答:目前煉油、化工生產(chǎn)裝置選擇的換熱設備,多數(shù)為列管式換熱器,但在一些生產(chǎn)裝置中,仍保留有少量的套管式換熱器、水浸式換熱器。列管式換熱器雖然結(jié)構(gòu)緊湊,換熱效率較高,但由于換熱管較小,若用于含有固體顆粒的介質(zhì),就容易造成堵塞。因此在含有固體顆粒的介質(zhì)的地方,一般選用套管式換熱器或水浸式換熱器。
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