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【图文】家用换热器的结构_换热器常见故障原因分析

发布时间:2019-09-07

沈阳德品冶化设备制造有限公司是国内提供等产品和服务的知名公司,特此为大家介绍过该公司相关的内容,互相学习.

   从二十世纪20年代出现应用于食品工业的板式换热器,其结构紧凑,传热效果好,因此陆续发展为多种形式。现在换热器作为传热设备普遍应用,在工业中应用非常普及,特别是耗能量较大的领域,随着节能技术的飞速发展,换热器的种类越来越多,适用于不同介质、不同工况、不同温度以及不同压力的换热器其结构和型式亦不相同,换热器种类随新型、高效换热器的开发不断更新,具体分类如下:

 

换热器的分类一、按传热方式的不同分类:

  1、混合式换热器

  这类换热器的主要工作原理是两种介质经接触而相互传递热量,实现传热,接触面积直接影响到传热量,这类换热器的介质通常一种是气体,另一种为液体,主要是以凉水塔设备为主体的传热设备,但通常又涉及传质,故很难区分与塔器的关系,通常归口为塔式设备,化工厂和发电厂用凉水塔为最典型的混合式换热器。

  2、蓄能式换热器(简称蓄能器)

  这种换热器的原理是热介质先通过加热固体物质达到一定温度后,冷介质再通过固体物质被加热,冷热交替使之到达传热量的目的。主要用于回收和利用高温废气的热量。

  3、间壁式换热器

  这类换热器原理是冷、热两种介质被固体间壁隔开,并通过间壁进行热量交换的,这类换热器的用量非常大,占总量的99%。根据结构不同可分为管式、板式,其他型式。

  二、按传热种类分类

  1、无相变传热: 一般分为加热器和冷却器。

  2、有相变传热:一般分为冷凝器和重沸器。重沸器又分为釜式重沸器、虹吸式重沸器、再沸器、蒸发器、蒸汽发生器、废热锅炉。

  三、按传热元件的不同分类

  1、管式传热元件

  有浮头式换热器、固定管板式换热器、填料函式换热器、U型管式换热器、蛇管式换热器、双壳程换热器、单套管换热器、多套管换热器、外导流筒换热器、折流杆式换热器、热管式换热器、插管式换热器、滑动管板式换热器等

  2、板式传热元件

  有螺旋板换热器、板式换热器、板翅式换热器、板壳式换热器、板式蒸发器、板式冷凝器、印刷电路板板换热器等等

  四、按非金属材料换热器的分类

  有石墨换热器、氟塑料换热器、陶瓷纤维复合材料换热器、玻璃钢换热器等五、按空冷式换热器的分类

  有干式空冷器、湿式空冷器、干湿联合空冷器、电站空冷器、表面蒸发式空冷器、板式空冷器、能量回收空冷器、自然对流空冷器、高压空冷器、穿孔板换热器等等六、按强化传热元件的分类

  有螺纹管换热器、波纹管换热器、异型管换热器、表面多孔管换热器、螺旋扁管换热器、螺旋槽管板换热器、环槽管换热器、纵槽管换热器、螺旋绕管式换热器、T型翅片管换热器、新结构高效换热器、内插物换热器、锯齿管换热器等。

  各种换热器介绍

  换热器行业涉及暖通、压力容器、中水处理设备等近30多种产业,相互形成产业链条。下面小七为大家详细介绍各种换热器。

  一、夹套换热器

  结构:夹套式换热器主要用于反应过程的加热或冷却,是在容器外壁安装夹套制成。

  夹套式换热器是间壁式换热器的一种,在容器外壁安装夹套制成,结构简单;但其加热面受容器壁面限制,传热系数也不高。为提高传热系数且使釜内液体受热均匀,可在釜内安装搅拌器.当夹套中通入冷却水或无相变的加热剂时,亦可在夹套中设置螺旋隔板或其它增加湍动的措施,以提高夹套一侧的给热系数。为补充传热面的不足,也可在釜内部安装蛇管。夹套式换热器广泛用于反应过程的加热和冷却。

  夹套式换热器主要用于反应器中,装在反应器外部形成一个封闭的夹层,使流体进入夹层内,通过器壁与反应器内物料进行热交换。夹套式换热器的结构比较简单,能在物料反应的同时进行换热,省去了另设换热设备的麻烦。夹套式换热器缺点是由于夹套的传热面不大,夹套间隙比较狭窄,流体流动速度不大,传热系数不高。夹套式换热器主要应用于用蒸气加热或用冷水冷却控制反应器内反应温度和压力的场合。因夹套内无法清洗,故不适于容易生垢和带有污物的介质进入夹套。

  夹套式换热器在容器外壁安装夹套制成结构简朴;但其加热面受容器壁面限制传热系数也不高.为提高传热系数且使釜内液体受热均匀可在釜内安装搅拌器.当夹套中通入冷却水或无相变的加热剂时亦可在夹套中设置螺旋隔板或其它增加湍动的措施以提高夹套一侧的给热系数.为补充传热面的不足也可在釜内部安装蛇管.夹套式换热器广泛用于反应过程的加热和冷却。

  应该注意带夹套换热的反应器,它的外筒受夹套内介质压力的作用,属于内压容器;而内筒则属于外压容器,所以在生产过程中一定要控制夹套介质的压力,如超过允许压力值,很可能使反应器内筒失稳而被压瘪,造成设备损坏。

  二、蛇管换热器

  蛇管式换热器传热元件材质区分为金属与非金属两大类。近年来,蛇管式金属换热器在世界上发展迅速,已成为热交换装置的主要形式.非金属蛇管换热器具有高洁净率换热材质,耐蚀性冠于多种合金,例如郑州工业大学非金属蛇管聚四氟乙烯换热制造工艺的研究,促使蛇管换热器在石油化工、硫酸、医药、电镀、轻工等领域逐步得到广泛的应用。

  1、沉浸式蛇管换热器

  结构:这种换热器多以金属管子绕成,或制成各种与容器相适应的情况,并沉浸在容器内的液体中。

  沉浸式蛇管换热器以蛇形管作为传热元件的换热器,是间壁式换热器种类之一。这是一种古老的换热设备。它结构简单,制造、安装、清洗和维修方便,价格低廉,又特别适用于高压流体的冷却、冷凝,所以现代仍得到广泛应用。但蛇管式换热器的体积大、笨重;单位传热面积金属耗量多,传热效能低。

  优点

  结构简单,便于防腐,能承受高压。

  缺点

  由于容器体积比管子的体积大得多,因此管外流体的表面传热系数较小。为提高传热系数,容器内可安装搅拌器。

  2、喷淋式换热器

  结构:冷却水从最上面的管子的喷淋装置中淋下来,沿管表面流下来,被冷却的流

  体从最上面的管子流入,从最下面的管子流出,与外面的冷却水进行换热。在下流过程中,冷却水可收集再进行重新分配。

  优点:结构简单、造价便宜,能耐高压,便于检修、清洗,传热效果好

  缺点:冷却水喷淋不易均匀而影响传热效果换热器,家用换热器的结构只能安装在室外。

  应用:用于冷却或冷凝管内液体。

【图文】家用换热器的结构_换热器常见故障原因分析

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  据国外化工设备损坏情况统计资料介绍,换热器的损坏率在所有化工设备损坏的比例中所占的比重最大,为27.2%,远远高于槽、塔、釜的损坏率(17.2%)。据原化工部1949~1982年小石化生产的不完全统计,换热器发生爆炸事故共21起,伤亡人数102人。1973~1983年小氮肥发生热交换器爆炸事故共16起,伤亡人数12人。据国家质检总局特种设备安全监督局不完全统计,截止到2012年年底全国29个省、自治区、直辖市发生换热器严重泄漏爆炸事故218起,死亡人数412人。

  热交换器的事故类型主要有燃烧爆炸、严重泄漏和管束失控三种。其中设计不合理、制造缺陷、材料选择不当、腐蚀严重、操作失误和维护管理不善是导致换热器发生事故的主要原因。下面由小七告诉大家,有那三个比较容易引发事故。

  1燃烧爆炸

  事故原因:

  ①自制换热器,盲目将设备结构和材料做较大改动,制造质量差,不符合压力容器规范,设备强度大大降低。

  ②焊接质量差,特别是焊接头处未焊透,又未进行焊缝探伤检查、爆破试压,导致焊接头泄漏或产生疲劳断裂,进而大量易燃易爆流体介质溢出,如遇明火,便发生爆炸。

  ③由于腐蚀(包括应力、晶间腐蚀)引起耐压强度下降,致使管束失效或产生严重泄漏,遇明火发生爆炸。

  ④换热器做气密性试压时,采用氧气补压用可燃性精炼气体试漏,引起物理与化学爆炸。

  ⑤操作违章、操作失误、阀门关闭导致超压爆炸。

  ⑥长期不进行排污,易燃易爆物质(如三氯化氮)积聚过多,加之温度过高导致换热器(如液氯换热器)发生猛烈爆炸。

  ⑦过氧爆炸。

  预防措施

  ①换热器设计、制造应符合国家压力容器的规范要求,图纸修改与变动必须经主管部门同意,经验收质量合格。

  ②换热器制造时,要保证焊接质量,并对焊缝进行严格检查。

  ③流体为腐蚀介质时,应注意提高材质质量和焊接质量,增加管壁厚度或在流体中加入腐蚀预制剂,定期检查管子表面腐蚀情况和对易腐蚀损坏的设备进行检测,采取有效措施。

  ④换热器做气密性实验时,必须采用干燥的空气、氮气和其他惰性气体,严禁使用氧气或可燃性气体实验或补压。

  ⑤严禁违章操作,严格执行操作规章。

  ⑥对易结垢的流体可定期进行清洗,将结垢清洗掉。

  ⑦严格控制氧的含量。

  案例分析:

  换热器超压爆炸事故案例分析

  1. 事故经过简述

  受某石油化工总厂化工一厂的委托,核工业部第五安装公司,于1986年3月15日对化工一厂的换热器进行气密性试验。16时35分时,气压达到3.5兆帕时突然发生爆炸,试压环紧固螺栓被拉断,螺母脱落,换热器管束与壳体分离,重量达四吨的管束在向前方冲出8米后,撞到载有空气压缩机的黄河牌载重卡车上,卡车被推移2.3米,管束从原地冲出8米,重量达2吨的壳体向相反方向飞出38.5米,撞到地桩上。两台换热器重叠,连接支座螺栓被剪断,连接法兰短管被拉断,两台设备脱开。重6吨的未爆炸换热器受反作用力,整个向东南方向移位8米左右,并转向170度。在现场工作的四人因爆炸死亡。爆炸造成直接经济损失56000元,间接经济损失25000元。

  2.事故原因分析

  (1)操作人员违反操作。爆炸的换热器共有40个紧固螺栓,但操作人员只装13只螺栓就进行气密性试验,且因试压环厚度比原连接法兰厚4.7厘米,原螺栓长度不够,但操作工仍凑合用原螺栓,在承载螺栓数量减少一大半的情况下,每只螺栓所能承受的载荷又有明显下降,由于实际每只螺栓承载量大大超过设计规定的承载能力,致使螺栓被拉断后,换热器发生爆炸。这是一起典型的因违章操作导致爆炸的事故。

  (2)现场管理混乱,分工不明确,职责不清。直接参加现场工作的主要人员在试验前请假回家,将工作委托他人。试验前没有人对安全防护措施和准备工作进行全面检查。

  2严重泄漏

  换热器最容易发生泄漏的部位有焊接头处、封头与管板连接处、管束与管板连接处和法兰连接处。焊接接头泄漏的直接原因是焊接质量差,如:焊缝未焊透、未熔合、存在气孔夹渣、焊缝未经探伤检验,甚至未做爆破实验,只做部分部件的水压试验和采用多次割焊,造成金相改变,内应力增大,强度大大降低。列管泄漏会造成气体走近路,如管内半水煤气泄入管间变换气体中,使换气一氧化碳升高,影响正常生产。造成列管泄漏的主要原因是腐蚀、开停车频繁、温度变化大、换热器急剧膨胀或收缩使花板胀管处泄漏以及设备本身制造缺陷等原因所致。总之发生燃烧爆炸、窒息、中毒和灼伤事故都是由泄漏引起的。易燃易爆液体或气体因泄漏而溢出,遇明火将引起燃烧爆炸事故;有毒气体将引起窒息中毒;有强腐蚀流体泄漏,将会导致灼伤事故。

  事故原因

  ①因腐蚀(如蒸汽雾滴、硫化氢、二氧化碳)严重,引起列管泄漏。

  ②由于开停车频繁,温度变化过大,设备急剧膨胀或收缩,使管板胀管泄漏。

  ③换热器本身制造缺陷,焊接接头泄漏。

  ④因操作温度升高,螺栓伸长,紧固部位松动,引起法兰泄漏。

  ⑤因管束组装部位松动、管子振动、开停车和紧急停车造成的热冲击,以及定期检修操作不当产生的机械冲击而引起泄漏。

  预防措施:

  ①定期进行清洗,选择耐蚀管材,流体中就爱如腐蚀抑氧剂,控制管内流速,视泄漏情况决定停车更换或采取堵泄措施。

  ②精心操作,控制系统温度不要发生较大的波动。

  ③保证焊接质量,对焊接进行认真检查。

  ④尽量减少法兰连接,升温后及时重新紧固螺栓,紧固作业力求方便。

  ⑤对胀管部位不允许有泄漏的换热器宜采取焊接装配。

 

  

好了,关于“换热器常见故障原因分析”呢,咱们今天就先讲述到这里,如果你还有任何疑问,或对于、沈阳德品冶化设备制造有限公司等还有想要了解的地方,可以电话咨询,当然也可以在线咨询我们的客服哦!

相关标签:换热器,传热,1.,2.,爆炸,

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