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固定管板式换热器
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详细信息
固定管板换热器是一种换热器，主要由外壳、管板、管束、顶盖（又称封头）等部件构成。固定管板式换热器的两端管板采用焊接方法与壳体连接固定。换热管可为光管或低翅管。其结构简单，制造成本低，能得到较小的壳体内径，管程可分成多样，壳程也可用纵向隔板分成多程，规格范围广，故在工程中广泛应用。
固定管板换热器结构
下图为一典型的固定管板换热器的结构图。如图所示，固定管板换热器的管板与壳体焊接在一起，管板不能从壳体上拆卸下来。
固定管板换热器结构
此类换热器的优点是结构比较简单，紧凑，造价低，因而得到较广泛的应用。其缺点是管外不能采用机械法进行清洗，故要求壳程流体必须清洁、不易结垢或不易对壳体造成腐蚀。由于管内、外是冷热两种不同温度的流体，致使管子与壳体的壁温不同，从而使换热管与壳体之问产生热膨胀差，而壳体与管板为焊接，换热管与管板为胀接、焊接或胀接加焊接，换热管、壳体和管板彼此约束，限制了管束的自由膨胀。其结果将在管壁的总截面和壳壁截面上产生应力。此应力是由于管壁与壳壁的温度不同而引起的，所以通常被称之为温差应力。管壁与壳壁的温度差越大，温差应力也越大。温差应力有可能造成管子与管板连接接头泄漏，甚至造成管子从管板上拉脱，破坏整个换热器。[1]
膨胀节
膨胀节补偿温差应力的特点是结构简单。当一个波的膨胀节的补偿能力不够时，也可以采用多波膨胀节。但膨胀节的波数最多不宜超过6个。为了使膨胀节具有良好的弹性，一般均采用1~3mm厚的不锈钢薄板来制造，这样就使其承压能力受到了很大的限制。因此，在较高压力的场合，常采用带保护罩（即夹壳式）的波形膨胀节，如下图所示。
波形膨胀节
保护罩的作用除了使膨胀节能够承受较高的压力外，还可防止膨胀节侧向变形，限制膨胀节在承压时波壳弯曲，以免使膨胀节失效。
一般情况下，装有膨胀节的固定管板换热器，只能在管壁与壳壁温差低于60~70℃和壳程流体压力不高的情况下使用。当壳程压力超过0.6MPa时，由于要承受较高的压力，波形膨胀节壁厚就要加大，但壁厚加厚，刚性就增大，弹性就变小，温差补偿作用也就降低了。这时就应考虑采用其它结构形式的换热器，如浮头式换热器等。
管程数
固定管扳式换热器有单管程和多管程两种结构型式。多管程换热器是在换热器的一端或两端的管箱内设置一个或若干个隔板，使流体每次只流过换热器中的一组换热管，最后由出口流出换热器。流体每流过一组换热管，称为一个管程。几组换热管就称为几管程。当管程数为偶数时，管程流体的出、入口均安装在换热器的同一端，如下图所示。[2]
偶数管程
当管程数为奇数时，管程流体的出入口则分别安装在换热器的两端，如下图所示。
奇数管程
偶数管程的换热器，无论制造、操作和检修都比较方便，因此应用的较为广泛。常用的管程数有2、4、6三种。奇数管程除单程外，其它则很少使用。多管程换热器可以提高管内流体流速，提高传热效率。但是，由于管程数较多，流体与换热管摩擦损失和进、出口的局部阻力损失都增大；隔板占去的布管面积较多；构造复杂，设备的安装、拆卸和清洗比较困难。因此管程数不宜过多。单管程固定管板换热器除制造、操作和检修比较方便，管程阻力小外，它的是能实现纯逆流传热。即壳程流体的流动方向与管程流体的流动方向相反，因而它的传热效率大大高于其它顺、混流式换热器。因此在设计、选用时应考虑单管程固定管板换热器的这一特点。
主要特点
固定管板式换热器主要有外壳、管板、管束、顶盖（又称封头）等部件构成。在圆形外壳内，装入平行管束，管束两端用焊接或胀接的方法固定在管板上，两块管板与外管直接焊接，装有进口或出口管的顶盖用螺栓与外壳两端法兰相连。它的特点是结构简单，没有壳侧密封连接，相同的壳体内径排管最多，在有折流板的流动中旁路最小，管程可以分成任何管程数，因两个管板由管子互相支撑，故在各种管壳式换热器中它的管板，造价，因而得到广泛应用。
这种换热器的缺点是：壳程清洗困难，有温差应力存在。当冷热两种流体的平均温差较大，或壳体和传热管材料膨胀系数相差较大，热应力超过材料的许用应力时，在壳体上需设膨胀节，由于膨胀节强度的限制，壳程压力不能太高。这种换热器适用于两种介质温差不大，或温差较大但壳程压力不高，及壳程介质清洁，不易结垢的场合。[2]
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