折流擋板

折流擋板

管殼式熱交換器由殼體、換熱管束、管板、折流板(擋板)和管箱等部件組成(如圖)。其中折流板是為了提高管外流體流速,破勢流體按照規定路程折流多次而安裝在殼體內壁上的平行隔板。如圖中4所指,為折流板。

概念

折流擋板是安裝在管殼式熱交換器殼體內壁上的平行隔板。折流板是管殼式熱交換器中的重要組成部分。它的設定可以提高熱交換器的傳熱效果,也可以對於換熱管(臥式)有一定的支撐作用。設定折流板,也有利於換熱管的安裝。

折流板的作用

延長殼程介質的流道長度,增加管間流速,增加湍流程度,達到提高熱交換器的傳熱效果的目的。

設定折流板對於臥式熱交換器的換熱管具有一定的支撐作用。當換熱管過長,而管子承受的壓應力過大的時候,在滿足換熱器管程允許的壓降的情況下,增加折流板的數量,減小折流板的間距,對緩解換熱管的受力情況和防止流體流動誘發振動有一定的作用。

設定折流板有利於換熱管的安裝。

1.

延長

2.

支撐作用

3.

安裝

折流板形式及其優缺點

折流板類型圖示優點缺點
單弓形折流板
折流擋板 折流擋板
傳熱效率高;價廉;易於生產壓力降最高;不適用於高粘度流體
雙弓形折流板(用於殼體直徑較大,須減小流體阻力,避免形成死區的情形)
折流擋板 折流擋板
壓力降較雙弓形折流板小傳熱效率比雙弓形折流板低
三弓形折流板(用於殼體直徑較大,須減小流體阻力,避免形成死區的情形)
折流擋板 折流擋板
壓力降較雙弓形折流板小傳熱效率比雙弓形折流板低
弓形區不排管(一般在考慮管子振動破壞因素時候考慮)
折流擋板 折流擋板
所有的管子都得到支撐,減小管子 振動;比單弓形折流板更加有效的將壓力降轉移到熱傳遞需要較小的管束或更大的殼體;殼徑增大導致費用增加
孔式折流板
折流擋板 折流擋板
流體穿過折流板孔和管子 的縫隙流動,以增加傳熱效率壓力降較大;僅適用於較清潔液體
折流桿
折流擋板 折流擋板
流體縱向穿過折流桿與換熱管之間的間隙,壓力降小;能有效的將壓力降轉移到熱傳遞;為換熱管提供支撐要求流量大;管子排列方式少
螺鏇形折流板 (用於殼程流體含有固體顆粒的場合。殼程流體在折流板間螺鏇形流動,固體顆粒不易沉澱,利於傳熱)
折流擋板 折流擋板
殼側不易結垢;壓力降和傳熱效率適中;減小或消除滯流面積;減小或消除管子振動不易製造。設計方法沒有標準化;質量流量較大時管束和殼體之間的旁路流較大
圓環形折流板 (是由大直徑的開孔圓板和小直徑的盤板交錯排列組成)
折流擋板 折流擋板
徑向對稱流分布;減小旁路流;在相同壓力降下。傳熱效率比雙弓形折流板好;適用於氣-氣場合造價比傳統雙弓形折流板高;與三角形正方形排管方式相比,徑向排列製造方法不常見;管子徑向排列時,靠近殼體的角度間隙要比靠近中間的管子大,這就需要在徑向排管間增加額外的非徑向排列
矩形折流板 (是由有矩形孔的大圓板和矩形擋板交錯排列而成)
折流擋板 折流擋板
矩形折流板有豎放和橫放兩種形式,豎放用於殼程介質是液相或有冷凝液的情況;橫放用
於殼程是氣相。
做工複雜,成本較高

折流板尺寸

圖1 弓形板主要尺寸關係圖 圖1 弓形板主要尺寸關係圖

弓形折流板缺口 為0.2~0.45倍的殼程圓筒直徑,缺口大小應使流體通過缺口與橫過管束的流速相近。弓形折流板缺口弦高度h、弦長l、殼體內徑D、折流板間距B、弓形面積a、圓面積a之間的關係圖如圖1。

(1)厚度

圖2 折流板或支撐板的最小厚度 圖2 折流板或支撐板的最小厚度

其值決定於它所支撐的重量,即與殼體直徑和板間距相關。最小厚度由殼體公稱直徑和換熱管無支撐跨距按圖2選取。一般不做強度計算,折流板過厚造成總重增加,材料浪費。

(2)管孔

圖3 圖3

其大小對傳熱性能、機械性能和加工製造都有影響。管孔大則因間隙大而降低傳熱效果,換熱管易振動。因此需要確定一個合適的間隙表,圖3列出換熱管折流板和支持板的管孔直徑及允許偏差。

(3)間隙

指折流板外徑與殼體內徑之間的間隙。間隙小則裝配困難,間隙大又影響傳熱。折流板自身強度降低,但加工方便。故管孔應綜合考慮, GB151給出具體尺寸。

(4)間距

圖4 圖4

管束兩端的折流板儘可能靠近殼程出口接管,其餘折流板宜按等間距布置。折流板間距應根據殼程介質的流量、粘度確定。一般折流板應在換熱管的有效長度上等間距布置。間距過大或過小均不好,一般最小不得小於D/5,且不得小於50mm。換熱管直管的無支撐跨距不應大於圖4的規定。流體脈動場合,無支撐跨距儘可能減小,或改變流動方式防止管束振動。

(5)缺口布置

圖5 圖5

對於臥式熱交換器,殼程為單相清潔液體時,折流板缺口應在水平上下布置。若氣體中含有少量液體時,則在缺口朝上的折流板最低處開設通液口,見圖5(a);若液體中含有少量氣體,則應在缺口朝下的折流板最高處開通氣口,見圖5(b)。臥式熱交換器的殼程介質為氣液相共存或液體中含有固體顆粒時,折流板缺口應垂直左右布置,並在折流板最低處開通液口,見圖5(c)。

圖6 圖6

弓形折流板的缺口宜使剩餘管孔弓形高小於或等於d/2,見圖6,或切於兩排管孔的孔橋之間。

圖7 圖7

U形管的尾部最大無支撐跨距:U形管換熱器中,靠近彎管起支撐作用的折流板,如圖7所示,結構尺寸A+B+C之和不大於圖4種最大無支撐跨距,超過時,應在彎管部分加特殊支撐。

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