壓力容器換熱設備方面相關基礎知識

換熱設備包括哪些種類？按照換熱設備廠家制造可分為：管殼式換熱器、套管式換熱器、水浸式換熱器、噴淋式換熱器、回轉（蛇管）式換熱器、板式換熱器、板翅式換熱器、管翅式換熱器、廢熱鍋爐等。

換熱器組發熱的原理：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，再以傳導的方式將熱量從管壁一側傳過另一側，后管壁另一側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。

介質流速對換熱效果介紹：介質在換熱器內的流速越大，其傳熱系數也越大。因此提高介質在換熱器內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。

換熱管表面結構對換熱介紹：采用特殊設計的換熱管表面結構，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，所以這些表面結構要比光管表面的性能優異。

換熱管表面除垢目前常用方法：機械除垢：鋼釬人工清垢、壓力水清垢。

換熱管表面防垢的方法：鎳磷鍍、化學涂層，847涂料。

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構，采用翅片管，釘頭管，螺紋管，波紋管等；管表面進行機械加工：螺環管、螺旋槽管、螺紋管等；采用小管徑管子，可增加相同管板面積上的布管數，增大傳熱面積。二是增加流體在換熱器內的流速，可以大大提高其傳熱系數，增設擾流子，如在管中插入螺旋帶，管外設置折流板，假管等。增加管程或殼程數目。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。

列管式換熱器檢修時，對堵管的數目的要求：管束個別管子腐蝕穿孔允許用經過加工的圓錐度為3～5°的金屬柱塞堵死。一般在同一管程內，堵死的管數不超過總管數的10%，但根據工藝上的要求，可以適當增加。

管板兩側的墊片必須選用同一種材料是原因：管板兩側的法蘭緊固螺栓是同一螺栓，施加在管板兩側墊片的比壓是一樣的。如果兩側兩側墊片選擇不同材料，必然使其中一側墊片比壓不夠而造成密封失效或另一側的墊片比壓過大而造成密封失效，因此管板兩側的墊片必須選用同一種材料。

冷卻水換熱器會產生水垢的原因：水垢是由水中的溶解鹽類結晶析出，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，其它雜質離子，細菌，粗糙的金屬表面等都對結晶過程有強烈的催化作用，大大降低了結晶析出所需的過飽和度，因此冷卻水換熱器很容易產生水垢。

浮頭式換熱器主要部件包括：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，外頭蓋側法蘭，外頭蓋，外頭蓋墊片，放氣口，排液口，管箱法蘭，管箱側法蘭，管箱墊片，管箱側墊片，固定鞍座，活動鞍座。

固定管板式換熱器主要部件包括：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。

U型管換熱器主要部件包括：U型管束，折流板，防沖板（內導流筒），拉桿，定距管，殼體，管箱，管板，進口法蘭，出口法蘭，管箱法蘭，管箱側法蘭，管箱墊片，管箱側墊片，固定鞍座，活動鞍座。

套管式換熱器主要部件包括：套管式換熱器主要部件有：內管，外管，回彎頭

水浸式換熱器主要部件包括：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。

噴淋式換熱器主要部件包括：噴淋式換熱器主要部件有：管束，風機，水噴嘴，排水管，給水泵。

固定管板式換熱器，U型管式換熱器，浮頭式換熱器的特點介紹：固定管板式換熱器的特點是結構緊湊，簡單，造價低，在相同的殼徑內布管數多，單管更換維修方便，管內清洗方便，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構較簡單，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，但管內彎頭不易清掃，管板上布管數少，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，但浮頭結構復雜，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現。

固定管板式換熱器適用范圍：固定管板式換熱器適用于殼程介質清潔，不易結垢，介質溫差比較小的場合。

U型管式換熱器適用范圍：U型管式換熱器適用于管殼壁溫差較大，管內走清潔介質的高溫高壓的場合

浮頭式換熱器適用于范圍：浮頭式換熱器適用于管殼溫差較大，介質不清潔，需經常清洗的場合。

列管式換熱器的排列有三角形排列和正方形轉45°角排列的原因：三角形排列和正方形轉45°角排列各有其優缺點。三角形排列的優點是緊湊，傳熱效率高，在同樣的管板面積上排管數多，比正方形排列約多15%，但不易清洗管子外表面；而正方形轉45°角排列清洗管子外表面較方便，但排管數量比三角形排列少的多。

列管式換熱器中常用列管的材料包括：10# ，20#，12CrMo，15CrMo，0Cr13，1Cr13，1Cr5Mo，0Cr18Ni9Ti，1Cr18Ni9Ti，鈦管，410，321，等等

列管式換熱器中，管徑分別選用φ32，φ25，φ19，φ16的原因：管徑的大小會直接影響換熱器的性能。管徑小，給熱系數大，在相同容積內有效傳熱面積也大。這樣既可使結構緊湊，又節省材料。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。

換熱器支座的螺栓孔有圓形的，也有長條圓形的：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上。活動支座上的螺栓孔是長條圓形的，目的是使殼體受到溫度變化時能自由的伸縮，避免產生較大的應力，以保護設備。

換熱器墊片有耐油石棉墊，鐵包墊，波齒墊，金屬墊。

浮頭式換熱器小浮頭螺栓選用包括要素：長度、濕H2S應力腐蝕、溫度。

列管式換熱器中折流板（折流桿）的作用：換熱器中折流板（折流桿）可以起到改變殼程內流體的流向，提高殼程內流體的流速，增加介質的湍流程度，提高傳熱效率以及支撐管束的作用。

列管式換熱器有單管程，兩管程，四管程，六管程，八管程：換熱器的總管數相同時，增加管程數可以使每程管子中的流速變大，因此可以增加給熱系數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，而且換熱器結構更加復雜。所以一般采用的管程數不少于2，不大于8，具體應根據實際工藝要求來選擇。

列管式換熱器內漏的原因：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；

換熱器檢修后要試水壓：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，接口或接頭的質量，焊接質量和密封結構的緊密程度。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，及時發現材料存在的問題。

目前煉油、化工生產裝置選擇的換熱設備，多數為列管式換熱器，但在一些生產裝置中，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構緊湊，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，就容易造成堵塞。因此在含有固體顆粒的介質的地方，一般選用套管式換熱器或水浸式換熱器。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：生產工藝要求：如某些重沸器需要一定的介質液位高度，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；大型化：如果一個工藝單元換熱面積需要數千平方米，若選擇熱管長度6米的臥置換熱器，可能需要數臺換熱器，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；減少壓力降：有些生產工藝要求盡量減少介質輸送過程的壓力降，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。

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