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双冷却管双管板换热器的研发及应用点击：2002 日期：[ 2014-04-26 22:01:03 ] |
| 双冷却管双管板换热器的研发及应用 张 平 （湖北登峰换热器有限公司 湖北 大冶 435100） 【摘要】介绍了双冷却管双管板换热器的研发背景、过程、应用以及 强化换热的方法。 【关键词】双冷却管 双管板 换热器 1 研发双冷却管双管板换热 器的由来 随着社会技术的发展，设备的技术含量和集成化进一步提高，为保证设备的正常工作，要求与之相关联的换热器设备应具有高 可靠性，有的还提出了绝对可靠的要求。高可靠性的要求往往通过选用优质材料和优良工艺来保 证，绝对可靠的要求必须通过结构形式的改变来保证。 换热器的泄漏点有端盖与管板的连接处垫片泄漏、端盖的泄 漏、冷却管的管端泄漏和冷却管 的中间部位腐蚀泄漏四种。端盖与管板的连接处垫片和端盖的泄漏可以通过选用优质材料、增加厚度和增大螺栓压紧力来控制。 冷却管的管端腐蚀泄漏和冷却管 的中间部位腐蚀泄漏随着换热器工作时间的延长，无法保证冷却 管的管端和冷却管的中间部位不腐蚀泄漏，所以腐蚀泄漏的可能 性随时存在，无法保证换热器的 绝对安全可靠。单冷却管单管板换热器的冷却介质与被冷却介质 仅靠单根冷却管的管壁隔开，若冷却管破裂，两种介质将混合， 这种混合介质进入其它设备后将 会引起设备的损坏，严重的将会 导致设备烧毁。另外有的介质属 高压、有毒流体，一旦渗漏将对 环境造成污染、甚至伤及人身安全。针对这种情况，对具有绝对 可靠性要求的双冷却管双管板换 热器的研发显得非常重要。 2 双冷却管双管板换热器的研发过程 2.1 单冷却管双管板换热器的研发 换热器的泄漏发生在管端的 情况大约有 7 0 %，因为冷却管的 中间部位减缓腐蚀泄漏可以容易地通过增加冷却管厚度的方法来 实现。针对这种情况，先研发出了单冷却管双管板冷却元件。 泄漏处要求密封，有报警接口或通道与之相联，见图 2。 单冷却管双管板冷却元件由单根冷却管和每端二块管板组成 （图 1 ），有的二块管板之间有泄 漏通道（图 2）。一种介质在管程 （管内）流动，一种介质在壳程 （管外）流动，冷却介质与被冷却 介质之间有两层管板及中间的间 隙隔开，如内侧管板处的冷却管 发生破裂，被泄漏的介质进入内、外两管板之间的空腔，另一 种情况如外侧冷却管与外管板连接处泄漏，被泄漏的介质也流入内、外两管板之间的空腔，在内、外两管板之间的空腔下端安装有报警装置，泄漏的介质会及时发出报警信号，从而能及时发现管端泄漏故障，减少两种介质发生 混合的可能，起到管端绝对保护设备的作用。 2.2 双冷却管双管板换热器的研发 单冷却管双管板冷却元件组 成的换热器冷却介质与被冷却介 质仅靠单根冷却管的管壁隔开， 如冷却管破裂，两种介质将混 合，这种混合介质进入其它设备 后将引起设备损坏，严重的将会 导致设备烧毁。另外有的介质属 高压、有毒流体，一旦渗漏将对环境造成污染、甚至伤及人身安 全。针对这种情况，研发出了双 冷却管双管板冷却元件。 （1）双冷却管之间加导热片结构 内、外双冷却管之间紧密贴 合有数量不等的导热片，导热片 间有间隙，若是内冷却管任何位 置出现腐蚀裂纹或小孔，冷却管内流体则会通过两冷却管间导热 片的间隙流至内、外两管板之间 的空腔，及时报警，起到警示作 用，提醒工作人员停机检漏，及时 维修或更换，达到预防事故的发 生，减少更大的损失（图 3）。 （2）内冷却管外壁加溢流槽结 构 内、外双冷却管之间紧密贴 合有数量不等的导热片结构难 保证导热片与内、外双冷却管 之间的紧密贴合。加导热片结 构工艺较为复杂，传热效率较 为低下，结合国内外相关技术 的发展和市场需要，以及多年 的新元件开发实践经验，对双 冷却管双管板冷却元件的结构 和制作工艺进行了改进并进行 了大量的试验，目的是提高换 热器的效率，降低制作的复杂 性，同时达到提高冷却元件可靠性的目的。 内冷却管外壁加溢流槽的双 冷却管双管板冷却元件结构如图 4 所示。由图可见内冷却管外壁开槽后，与外冷却管内壁可以达 到预期的紧密贴合和排出流体报 警目的，从试验和结构上表明比 在内、外双冷却管之间加导热片 的三件组合有工艺制作和技术性 能上的优势。但此种结构有些不 足： a 由于内冷管的外壁开槽，使 得与外管板辘管联接时，增加了 一道对管子头的加工，而光洁度 和圆度都不易保证，数量较多时 几乎不可能。 b 开槽管要开模具定制，所以 其应用范围在外管板与内管的联 接采用焊接的场所，相对辘管有些不便，故没有推广。 （3） 外冷却管内壁加溢流槽结 构 针对内冷却管外壁加溢流槽 结构存在许多缺陷，对其结构进 行适当的改进，在外冷却管内壁 进行了开槽（图5），并制作了泄漏 结构试验件，试验情况表明可以达到预期的目的，工艺制作和技 术性能上都能满足要求。 3 双冷却管双管板换热器的 应用 3.1 双冷却管双管板换热器在石油 化工行业的应用2 0 0 4 年配山东华鲁恒升48000m3/h 空分装置增压机末级 换热器，热介质为200℃，7.0MPa 的干空气，冷介质为工业用水，热介质干空气经末级换热器冷 却后进入空分装置进行-200℃ 的低温高压分离，所以绝对不允许冷却水进入冷箱中，一旦冷却水进入冷箱，低温工况下冷却水快速结冰，体积膨胀，造成不可估计的损失。采用双冷却管双管板换热器可以保证设备的安全。 3.2 双冷却管双管板换热器在电力行业的应用 大型电机定子和转子的换热器，通常情况下采用单冷却管单管板结构的换热器，但在特殊场合下，如核电站电机、石化电机需采用双冷却管双管板换热器保护电机的正常工作。另外电力变压器的油冷却器，也绝对不允许冷却水进入冷却油中，所以大量采用双冷却管双管板换热器冷却油介质。 3.3 双冷却管双管板换热器在舰艇和船舶上的应用 舰艇航行时因执行军事任务，绝对不允许换热器出现质量问题。换热器在舰艇和船舶中属重要部件，换热器质量好坏影响 舰艇和船舶的动力，导致舰艇和船舶不能航行。在舰艇和船舶也大量采用双冷却管双管板换热器。 4 双冷却管双管板换热器的传热强化 双冷却管双管板换热器因由内、外两根冷却管和两个管板所组成，传热效率比单冷却管单管板结构的低。为了解决这个难题，研制成功的高可靠性双冷却管双管板管换热器其内、外冷却管采用高性能的螺纹管和花瓣管（图 6）等强化冷却管，也可采用冷却管外套高效的散 热片换热元件从而提高换热器的传热性能。 双冷却管双管板换热器在石油化工、船舶、冶金、舰艇、电力 等行业中装机运行反映良好，在 哈尔滨大电机研究所试验表明， 综合性能在国内属领先技术。同国外冷却元件相比，可靠性、传热 性能、阻力特性、抗振性、使用寿 命等方面明显优于国外各冷却元 件，具有国际先进水平。 |
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