固定管板換熱器是一種換熱器，主要由外殼、管板、管束、頂蓋（又稱封頭）等部件構(gòu)成。固定管板式換熱器的兩端管板采用焊接方法與殼體連接固定。換熱管可為光管或低翅管。其結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低，能得到較小的殼體內(nèi)徑，管程可分成多樣，殼程也可用縱向隔板分成多程，規(guī)格范圍廣，故在工程中廣泛應(yīng)用。
固定管板換熱器結(jié)構(gòu)
下圖為一典型的固定管板換熱器的結(jié)構(gòu)圖。如圖所示，固定管板換熱器的管板與殼體焊接在一起，管板不能從殼體上拆卸下來。
固定管板換熱器結(jié)構(gòu)
此類換熱器的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)比較簡單，緊湊，造價(jià)低，因而得到較廣泛的應(yīng)用。其缺點(diǎn)是管外不能采用機(jī)械法進(jìn)行清洗，故要求殼程流體必須清潔、不易結(jié)垢或不易對(duì)殼體造成腐蝕。由于管內(nèi)、外是冷熱兩種不同溫度的流體，致使管子與殼體的壁溫不同，從而使換熱管與殼體之問產(chǎn)生熱膨脹差，而殼體與管板為焊接，換熱管與管板為脹接、焊接或脹接加焊接，換熱管、殼體和管板彼此約束，限制了管束的自由膨脹。其結(jié)果將在管壁的總截面和殼壁截面上產(chǎn)生應(yīng)力。此應(yīng)力是由于管壁與殼壁的溫度不同而引起的，所以通常被稱之為溫差應(yīng)力。管壁與殼壁的溫度差越大，溫差應(yīng)力也越大。溫差應(yīng)力有可能造成管子與管板連接接頭泄漏，甚至造成管子從管板上拉脫，破壞整個(gè)換熱器。[1]
膨脹節(jié)
膨脹節(jié)補(bǔ)償溫差應(yīng)力的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單。當(dāng)一個(gè)波的膨脹節(jié)的補(bǔ)償能力不夠時(shí)，也可以采用多波膨脹節(jié)。但膨脹節(jié)的波數(shù)最多不宜超過6個(gè)。為了使膨脹節(jié)具有良好的彈性，一般均采用1~3mm厚的不銹鋼薄板來制造，這樣就使其承壓能力受到了很大的限制。因此，在較高壓力的場合，常采用帶保護(hù)罩（即夾殼式）的波形膨脹節(jié)，如下圖所示。
波形膨脹節(jié)
保護(hù)罩的作用除了使膨脹節(jié)能夠承受較高的壓力外，還可防止膨脹節(jié)側(cè)向變形，限制膨脹節(jié)在承壓時(shí)波殼彎曲，以免使膨脹節(jié)失效。
一般情況下，裝有膨脹節(jié)的固定管板換熱器，只能在管壁與殼壁溫差低于60~70℃和殼程流體壓力不高的情況下使用。當(dāng)殼程壓力超過0.6MPa時(shí)，由于要承受較高的壓力，波形膨脹節(jié)壁厚就要加大，但壁厚加厚，剛性就增大，彈性就變小，溫差補(bǔ)償作用也就降低了。這時(shí)就應(yīng)考慮采用其它結(jié)構(gòu)形式的換熱器，如浮頭式換熱器等。
管程數(shù)
固定管扳式換熱器有單管程和多管程兩種結(jié)構(gòu)型式。多管程換熱器是在換熱器的一端或兩端的管箱內(nèi)設(shè)置一個(gè)或若干個(gè)隔板，使流體每次只流過換熱器中的一組換熱管，最后由出口流出換熱器。流體每流過一組換熱管，稱為一個(gè)管程。幾組換熱管就稱為幾管程。當(dāng)管程數(shù)為偶數(shù)時(shí)，管程流體的出、入口均安裝在換熱器的同一端，如下圖所示。[2]
偶數(shù)管程
當(dāng)管程數(shù)為奇數(shù)時(shí)，管程流體的出入口則分別安裝在換熱器的兩端，如下圖所示。
奇數(shù)管程
偶數(shù)管程的換熱器，無論制造、操作和檢修都比較方便，因此應(yīng)用的較為廣泛。常用的管程數(shù)有2、4、6三種。奇數(shù)管程除單程外，其它則很少使用。多管程換熱器可以提高管內(nèi)流體流速，提高傳熱效率。但是，由于管程數(shù)較多，流體與換熱管摩擦損失和進(jìn)、出口的局部阻力損失都增大；隔板占去的布管面積較多；構(gòu)造復(fù)雜，設(shè)備的安裝、拆卸和清洗比較困難。因此管程數(shù)不宜過多。單管程固定管板換熱器除制造、操作和檢修比較方便，管程阻力小外，它的是能實(shí)現(xiàn)純逆流傳熱。即殼程流體的流動(dòng)方向與管程流體的流動(dòng)方向相反，因而它的傳熱效率大大高于其它順、混流式換熱器。因此在設(shè)計(jì)、選用時(shí)應(yīng)考慮單管程固定管板換熱器的這一特點(diǎn)。
主要特點(diǎn)
固定管板式換熱器主要有外殼、管板、管束、頂蓋（又稱封頭）等部件構(gòu)成。在圓形外殼內(nèi)，裝入平行管束，管束兩端用焊接或脹接的方法固定在管板上，兩塊管板與外管直接焊接，裝有進(jìn)口或出口管的頂蓋用螺栓與外殼兩端法蘭相連。它的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，沒有殼側(cè)密封連接，相同的殼體內(nèi)徑排管最多，在有折流板的流動(dòng)中旁路最小，管程可以分成任何管程數(shù)，因兩個(gè)管板由管子互相支撐，故在各種管殼式換熱器中它的管板，造價(jià)，因而得到廣泛應(yīng)用。
這種換熱器的缺點(diǎn)是：殼程清洗困難，有溫差應(yīng)力存在。當(dāng)冷熱兩種流體的平均溫差較大，或殼體和傳熱管材料膨脹系數(shù)相差較大，熱應(yīng)力超過材料的許用應(yīng)力時(shí)，在殼體上需設(shè)膨脹節(jié)，由于膨脹節(jié)強(qiáng)度的限制，殼程壓力不能太高。這種換熱器適用于兩種介質(zhì)溫差不大，或溫差較大但殼程壓力不高，及殼程介質(zhì)清潔，不易結(jié)垢的場合。[2]
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