


鈦制換熱器的設計
鈦(tai)和(he)鈦(tai)合(he)金是一種(zhong)新(xin)興的(de)(de)、很有發(fa)展前途(tu)的(de)(de)金屬材料, 它(ta)(ta)不但具有強(qiang)(qiang)度高(gao)、比(bi)重輕的(de)(de)優(you)(you)點(dian),更突(tu)出的(de)(de)是它(ta)(ta)對某(mou)些(xie)介(jie)質(如濕******)具有很強(qiang)(qiang)的(de)(de)抗腐蝕性。而(er)其他材料又大都不具備(bei)這一優(you)(you)點(dian)。因此(ci),它(ta)(ta)廣泛(fan)用(yong)于航空(kong)、宇(yu)宙開發(fa)、海(hai)洋工(gong)(gong)程、石(shi)油、化工(gong)(gong)、輕工(gong)(gong)、食(shi)品加工(gong)(gong)、冶(ye)金、電子、醫藥衛生、儀(yi)器儀(yi)表等(deng)領域。但鈦(tai)和(he)鈦(tai)合(he)金價格昂貴,在結(jie)構(gou)設計上要綜合(he)考慮(lv)制造成本(ben)問題(ti)。設計時(shi),盡可(ke)能使用(yong)薄(bo)壁(bi)或(huo)復合(he)板方(fang)式(shi)以節(jie)省鈦(tai)材,降低成本(ben)。(近年來(lai),國(guo)外在鈦(tai)制列管式(shi)換熱器中采(cai)用(yong)的(de)(de)壁(bi)厚僅(jin)為0 .5mm的(de)(de)薄(bo)壁(bi)鈦(tai)管。)
用(yong)鈦(tai)(tai)(tai)作換(huan)(huan)熱器具(ju)有(you)如(ru)下優點(dian):①在許多(duo)介質(zhi)中,具(ju)有(you)優良的(de)耐腐蝕(shi)性(xing),因(yin)而(er)管(guan)壁(bi)可以(yi)比較薄,提高傳熱效率②由(you)于液體對(dui)鈦(tai)(tai)(tai)的(de)浸(jin)潤性(xing)小(xiao),因(yin) 此(ci)在其表面的(de)冷(leng)(leng)凝(ning)(ning)方式(shi)為滴狀冷(leng)(leng)凝(ning)(ning)。這種(zhong)冷(leng)(leng)凝(ning)(ning)方式(shi),使換(huan)(huan)熱表面不斷更新(xin),給熱系(xi)數(shu)大大增加(jia)③表面光潔(jie)無垢層,污垢系(xi)數(shu)大大降(jiang)低④比重小(xiao),強度(du)高,設備體積和 重量小(xiao)。由(you)于鈦(tai)(tai)(tai)材延(yan)伸率及斷面收(shou)縮差,所以(yi)鈦(tai)(tai)(tai)制換(huan)(huan)熱器絕大部分均采用(yong)固(gu)定(ding)管(guan)板(ban)式(shi)。現以(yi)固(gu)定(ding)管(guan)板(ban)式(shi)鈦(tai)(tai)(tai)制換(huan)(huan)熱器為例,說明其設計與碳鋼或不銹鋼制換(huan)(huan)熱器的(de)一些不同。
1、流程的選取
對于(yu)一(yi)般換(huan)熱器(qi)來(lai)說,無論腐蝕介(jie)質走(zou)(zou)殼(ke)(ke)程(cheng)還是管(guan)程(cheng),對于(yu)整個制(zhi)(zhi)造難度和(he)成本影(ying)響(xiang)都不是很大,但(dan)對于(yu)鈦(tai)制(zhi)(zhi)換(huan)熱器(qi)就大不 一(yi)樣(yang)。首先,考(kao)慮腐蝕性(xing)介(jie)質走(zou)(zou)管(guan)程(cheng),在(zai)這種情況下管(guan)板(ban)可以采(cai)用復(fu)合板(ban),而(er)殼(ke)(ke)體和(he)折流板(ban)只需(xu)用碳鋼就可以了,既省鈦(tai)材,又節省材料費。管(guan)程(cheng)則采(cai)用全(quan)鈦(tai)的(de)、鈦(tai) 復(fu)合鋼板(ban)式或鈦(tai)襯里,但(dan)兩端(duan)封頭(tou)均(jun)不宜采(cai)用壓(ya)制(zhi)(zhi)成形(xing)(xing)(xing)的(de)橢圓形(xing)(xing)(xing)封頭(tou)。因(yin)為封頭(tou)要壓(ya)制(zhi)(zhi)成形(xing)(xing)(xing),鈦(tai)材的(de)延伸(shen)率很低,壓(ya)制(zhi)(zhi)不好(hao)容(rong)易(yi)開裂(lie)及過深皺(zhou)折而(er)報(bao)廢。一(yi)般來(lai)說兩 端(duan)均(jun)采(cai)用錐形(xing)(xing)(xing)封頭(tou)。其次是將腐蝕性(xing)介(jie)質走(zou)(zou)殼(ke)(ke)程(cheng),這樣(yang)管(guan)板(ban)、換(huan)熱管(guan)、筒體、折流板(ban)需(xu)要使用鈦(tai)材,耗費鈦(tai)材較(jiao)多,看起來(lai)不經濟。
但(dan)此時(shi)其管箱封頭均可(ke)以采(cai)用(yong)碳鋼,很好壓制(zhi),能(neng)縮短制(zhi)造周(zhou)期。因(yin)此,無論第(di)一(yi)種還是第(di)二種各有優劣,第(di)一(yi)種能(neng)節約材(cai)料,對于有條件(jian)的制(zhi)造廠可(ke)以使(shi)用(yong),第(di)二種適合制(zhi)造條件(jian)差及(ji)設備(bei)改造時(shi)使(shi)用(yong)。
2、管板的(de)設計(ji)
在鈦制(zhi)換熱器中(zhong)管(guan)(guan)(guan)板有(you)全(quan)鈦材(cai)、復(fu)(fu)合(he)板、鈦螺釘固定鈦。全(quan)鈦管(guan)(guan)(guan)板絕大部分用(yong)在殼程走腐(fu)蝕(shi)性介質(zhi),適(shi)用(yong)于壓力(li)不(bu)是(shi)很(hen)(hen)大,否則將需要很(hen)(hen)厚(hou)(hou)(hou)的(de)鈦管(guan)(guan)(guan) 板,是(shi)很(hen)(hen)不(bu)經濟的(de)。全(quan)鈦管(guan)(guan)(guan)板不(bu)把(ba)延長部分兼作法蘭。當(dang)用(yong)鈦復(fu)(fu)合(he)鋼板制(zhi)造管(guan)(guan)(guan)板時(shi),管(guan)(guan)(guan)板上鈦復(fu)(fu)層的(de)厚(hou)(hou)(hou)度(du)通常(chang)是(shi)2~13mm.復(fu)(fu)層的(de)最(zui)小厚(hou)(hou)(hou)度(du)必須保證管(guan)(guan)(guan)子(zi)與(yu)管(guan)(guan)(guan)板 焊(han)接時(shi),基層金屬不(bu)會熔入鈦焊(han)縫中(zhong)。管(guan)(guan)(guan)板上開有(you)分程隔板槽時(shi),則復(fu)(fu)層的(de)最(zui)小厚(hou)(hou)(hou)度(du)為(wei)5~7mm.承受較(jiao)高壓力(li)的(de)管(guan)(guan)(guan)板,則復(fu)(fu)層厚(hou)(hou)(hou)度(du)為(wei)10mm.復(fu)(fu)合(he)管(guan)(guan)(guan)板其貼合(he) 牢固,可以適(shi)用(yong)于較(jiao)高的(de)壓力(li),這樣增加的(de)僅僅是(shi)碳鋼部分。
通(tong)常(chang)管(guan)(guan)板(ban)設計(ji)成延長部分(fen)兼(jian)作法蘭。當用鈦(tai)螺釘固定鈦(tai)或鈦(tai)復合鋼板(ban)襯里的(de)管(guan)(guan)板(ban)時,其襯里厚(hou)(hou)度(du)應按管(guan)(guan)間(jian)(jian)承受的(de)內壓力和(he)螺釘間(jian)(jian)距(ju)進行計(ji)算。在計(ji)算管(guan)(guan)板(ban)厚(hou)(hou)時,其鈦(tai)復合鋼板(ban)復層厚(hou)(hou)度(du)和(he)鈦(tai)螺釘固定鈦(tai)的(de)厚(hou)(hou)度(du)不應計(ji)入壁厚(hou)(hou)中。
在管(guan)(guan)板開孔(kong)(kong)直(zhi)(zhi)徑(jing)(jing)(jing)(jing)方面也要充分考(kao)慮鈦(tai)材的(de)(de)延伸性差,屈強比(bi)高,不(bu)容易產生較大變形(xing)量,因此其(qi)孔(kong)(kong)徑(jing)(jing)(jing)(jing)應盡量控(kong)制在小的(de)(de)尺(chi)寸,這樣(yang)管(guan)(guan)子和(he)管(guan)(guan)板的(de)(de)脹接就很(hen)順利。管(guan)(guan) 板孔(kong)(kong)徑(jing)(jing)(jing)(jing)尺(chi)寸應比(bi)碳鋼和(he)不(bu)銹鋼用(yong)的(de)(de)管(guan)(guan)孔(kong)(kong)徑(jing)(jing)(jing)(jing)小。管(guan)(guan)板孔(kong)(kong)徑(jing)(jing)(jing)(jing)和(he)公(gong)差通常按CD130A9 87《鈦(tai)制設備技術條件》中(zhong)3 .5.3節的(de)(de)規(gui)定,例如Ф25mm管(guan)(guan)子壁厚(hou)S=1mm時(shi),孔(kong)(kong)直(zhi)(zhi)徑(jing)(jing)(jing)(jing)對于(yu)(yu)(yu)(yu)(yu)無支承的(de)(de)最大管(guan)(guan)長等于(yu)(yu)(yu)(yu)(yu)或小于(yu)(yu)(yu)(yu)(yu)900mm和(he)管(guan)(guan)外(wai)徑(jing)(jing)(jing)(jing)大于(yu)(yu)(yu)(yu)(yu)32mm時(shi),則其(qi)管(guan)(guan)孔(kong)(kong)直(zhi)(zhi)徑(jing)(jing)(jing)(jing)比(bi)管(guan)(guan)子外(wai)徑(jing)(jing)(jing)(jing)大0 .8mm.無支承管(guan)(guan)長大于(yu)(yu)(yu)(yu)(yu)900mm和(he)管(guan)(guan)外(wai)徑(jing)(jing)(jing)(jing)小于(yu)(yu)(yu)(yu)(yu)或等于(yu)(yu)(yu)(yu)(yu)32mm時(shi),管(guan)(guan)孔(kong)(kong)徑(jing)(jing)(jing)(jing)比(bi)管(guan)(guan)子外(wai)徑(jing)(jing)(jing)(jing)大0 .4mm.
有振動的條件下,管(guan)孔(kong)徑(jing)比管(guan)子外徑(jing)大0 .25mm.
管孔的兩管必須(xu)倒成(cheng)0 .5×45°。
3、折流板的設計(ji)
折(zhe)流(liu)(liu)板(ban)(ban)(ban)在換熱(re)(re)器(qi)(qi)中是(shi)必不(bu)可少(shao)的(de),而(er)對(dui)鈦(tai)(tai)制換熱(re)(re)器(qi)(qi)來說其設計更應(ying)注(zhu)意。首先(xian),由于鈦(tai)(tai)材(cai)的(de)摩擦系(xi)數大(da),容(rong)易產(chan)生(sheng)粘連(lian)性。當(dang)折(zhe)流(liu)(liu)板(ban)(ban)(ban)是(shi)碳(tan)鋼時(shi)(shi)(shi),設計時(shi)(shi)(shi)應(ying)慎重(zhong)考慮(lv)它對(dui)鈦(tai)(tai)材(cai)換熱(re)(re)器(qi)(qi)的(de)摩擦作用,這(zhe)時(shi)(shi)(shi)應(ying)考慮(lv)薄壁換熱(re)(re)管翹(qiao)曲出(chu)現振動,引起折(zhe)流(liu)(liu)板(ban)(ban)(ban)與換熱(re)(re)管之間(jian)(jian)的(de)摩擦,因此,折(zhe)流(liu)(liu)板(ban)(ban)(ban)間(jian)(jian)距應(ying)小(xiao)到足以(yi)限制管子(zi)振動, 從而(er)消除摩擦。而(er)且,對(dui)于折(zhe)流(liu)(liu)板(ban)(ban)(ban)的(de)孔(kong)二(er)端(duan)應(ying)嚴(yan)格(ge)倒角。不(bu)能有銳(rui)角出(chu)現,否則換熱(re)(re)管很容(rong)易破壞。事實證明,換熱(re)(re)器(qi)(qi)發(fa)生(sheng)障礙。一是(shi)管子(zi)與管板(ban)(ban)(ban)的(de)連(lian)接處,二(er)是(shi)換 熱(re)(re)管與折(zhe)流(liu)(liu)板(ban)(ban)(ban)之間(jian)(jian)摩擦,發(fa)生(sheng)破裂。當(dang)折(zhe)流(liu)(liu)板(ban)(ban)(ban)與換熱(re)(re)管均為鈦(tai)(tai)材(cai)時(shi)(shi)(shi),有摩擦和粘連(lian)雙重(zhong)特點,不(bu)僅要注(zhu)意倒角,而(er)且要注(zhu)意孔(kong)徑的(de)大(da)小(xiao),不(bu)能太小(xiao)。但也不(bu)是(shi)大(da)了(le)就 好,因為太大(da)(如間(jian)(jian)隙0 .4mm)時(shi)(shi)(shi)會有高速液(ye)流(liu)(liu)沖(chong)刷換熱(re)(re)管,使換熱(re)(re)管發(fa)生(sheng)沖(chong)刷腐蝕。
4、管板與換熱(re)管的連接
可采用脹(zhang)接(jie)、焊(han)(han)接(jie)和脹(zhang)焊(han)(han)連接(jie),根據操作壓力、溫度、介質(zhi)性質(zhi)和管板(ban)材料選(xuan)定。對于全鈦(tai)、鈦(tai)復合(he)鋼板(ban)和襯鈦(tai)管板(ban),宜(yi)采用焊(han)(han)接(jie)或脹(zhang)焊(han)(han)連接(jie)。
換(huan)熱(re)管一般都(dou)選用的(de)是工業(ye)純鈦如(ru)TA2、TA3 ,它(ta)的(de)可焊性能好,換(huan)熱(re)管在(zai)訂貨(huo)時(shi)要求是退(tui)火(huo)狀態供貨(huo),并按照Ⅱ級換(huan)熱(re)器對換(huan)熱(re)管的(de)要求進(jin)行(xing)壓扁、擴(kuo)口試驗(yan),并進(jin)行(xing)水壓試驗(yan),剔除不合格的(de)管子,然后才(cai)能 組裝(zhuang)。在(zai)選擇(ze)換(huan)熱(re)管時(shi)應(ying)根(gen)據換(huan)熱(re)面積的(de)要求既不能太(tai)小(xiao),也不能太(tai)大,一般在(zai)Ф20~Ф50mm之(zhi)間,太(tai)小(xiao)所用換(huan)熱(re)器直徑減小(xiao),制(zhi)造加工困難,太(tai)大制(zhi)造方 便(bian),但耗費太(tai)多(duo)鈦材。(選換(huan)熱(re)管直徑時(shi)應(ying)充分考(kao)慮(lv)物(wu)料是否易結(jie)塊,不致于換(huan)熱(re)器工作時(shi)被堵塞)最常用的(de)是Ф25×1 .
5mm的(de)(de)(de)換(huan)(huan)熱(re)(re) 管(guan)(guan)。管(guan)(guan)板(ban)與(yu)(yu)(yu)換(huan)(huan)熱(re)(re)管(guan)(guan)的(de)(de)(de)連接(jie)(jie)(jie)(jie)對(dui)于(yu)鈦(tai)(tai)制(zhi)(zhi)換(huan)(huan)熱(re)(re)器(qi)來說是(shi)要慎重考(kao)慮(lv)的(de)(de)(de),因為換(huan)(huan)熱(re)(re)器(qi)在(zai)(zai)(zai)(zai)運(yun)行中(zhong)損壞,大(da)(da)多數都(dou)在(zai)(zai)(zai)(zai)換(huan)(huan)熱(re)(re)管(guan)(guan)與(yu)(yu)(yu)管(guan)(guan)板(ban)連接(jie)(jie)(jie)(jie)處。由于(yu)工業純鈦(tai)(tai)的(de)(de)(de)強度(du)(du)及(ji)彈(dan)性(xing)模量有(you)隨溫 度(du)(du)升高而降低的(de)(de)(de)趨勢,在(zai)(zai)(zai)(zai)常溫下有(you)蠕變傾向,使(shi)(shi)得管(guan)(guan)子與(yu)(yu)(yu)管(guan)(guan)板(ban)之間的(de)(de)(de)脹接(jie)(jie)(jie)(jie)剩余應(ying)力(li)(li)松弛,降低連接(jie)(jie)(jie)(jie)可靠性(xing),在(zai)(zai)(zai)(zai)某些(xie)介質中(zhong)還會引起縫(feng)隙(xi)(xi)腐(fu)蝕,時間稍長(chang)就會破壞焊(han)(han)縫(feng) 而發生泄漏。由于(yu)鈦(tai)(tai)的(de)(de)(de)延伸率及(ji)對(dui)縫(feng)隙(xi)(xi)腐(fu)蝕的(de)(de)(de)敏感,所以管(guan)(guan)子與(yu)(yu)(yu)管(guan)(guan)板(ban)的(de)(de)(de)連接(jie)(jie)(jie)(jie)一(yi)(yi)般(ban)不(bu)采(cai)(cai)用脹接(jie)(jie)(jie)(jie),只有(you)在(zai)(zai)(zai)(zai)壓力(li)(li)和(he)溫度(du)(du)不(bu)高的(de)(de)(de)情(qing)況下,換(huan)(huan)熱(re)(re)管(guan)(guan)與(yu)(yu)(yu)管(guan)(guan)板(ban)的(de)(de)(de)連接(jie)(jie)(jie)(jie)可采(cai)(cai)用脹接(jie)(jie)(jie)(jie)法, 但(dan)在(zai)(zai)(zai)(zai)可能產(chan)生縫(feng)隙(xi)(xi)腐(fu)蝕的(de)(de)(de)環境中(zhong)不(bu)宜(yi)采(cai)(cai)用。大(da)(da)多數都(dou)采(cai)(cai)用強度(du)(du)焊(han)(han)加消除(chu)間隙(xi)(xi)的(de)(de)(de)貼(tie)脹,少數采(cai)(cai)用強度(du)(du)脹加密封(feng)焊(han)(han)。鈦(tai)(tai)制(zhi)(zhi)換(huan)(huan)熱(re)(re)器(qi)盡(jin)管(guan)(guan)大(da)(da)多數使(shi)(shi)用壓力(li)(li)都(dou)不(bu)高,但(dan)有(you)時介質 的(de)(de)(de)組合也很(hen)復(fu)雜,如有(you)較高溫度(du)(du)和(he)燃燒、爆炸及(ji)劇(ju)毒(du)氣(qi)體(ti)等。這時一(yi)(yi)定(ding)要選用焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)連接(jie)(jie)(jie)(jie)。根(gen)據我(wo)們的(de)(de)(de)經驗(yan),一(yi)(yi)般(ban)應(ying)將管(guan)(guan)子伸出管(guan)(guan)板(ban)的(de)(de)(de)長(chang)度(du)(du)比普(pu)通換(huan)(huan)熱(re)(re)器(qi)長(chang)1mm ,這樣(yang)做的(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)是(shi)由于(yu)鈦(tai)(tai)制(zhi)(zhi)換(huan)(huan)熱(re)(re)器(qi)的(de)(de)(de)管(guan)(guan)子是(shi)薄壁管(guan)(guan),在(zai)(zai)(zai)(zai)與(yu)(yu)(yu)管(guan)(guan)板(ban)相焊(han)(han)時會產(chan)生較大(da)(da)的(de)(de)(de)熱(re)(re)應(ying)力(li)(li),加之內壓的(de)(de)(de)作用,在(zai)(zai)(zai)(zai)管(guan)(guan)端(duan)的(de)(de)(de)應(ying)力(li)(li)會全部由截面(mian)高度(du)(du)為2~3mm的(de)(de)(de)焊(han)(han)縫(feng)承 擔,特別是(shi)對(dui)于(yu)進入氣(qi)流較大(da)(da)沖刷管(guan)(guan)端(duan)的(de)(de)(de)情(qing)況(管(guan)(guan)子與(yu)(yu)(yu)管(guan)(guan)板(ban)連接(jie)(jie)(jie)(jie)焊(han)(han)縫(feng)),施焊(han)(han)時產(chan)生種(zhong)種(zhong)焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)缺陷(xian)是(shi)不(bu)可避(bi)免的(de)(de)(de)。
威海永欣化工機械有限公司 主營產品:高中低壓反應釜,磁力反應釜,實驗室反應釜,磁力密封攪拌器,加氫反應釜,電加熱反應釜,攪拌器等 技術支持:威海雷迅
版權所有:威海永欣化工機械有限公司 地址:山東省威海市環翠區羊亭 電話:0631-5789488 銷售:13563112333 王經理 郵箱:yongxinhuaji@163.com 后臺管理
本網優化關鍵詞:反應釜,加氫反應釜,磁力攪拌器,有色金屬反應釜,高溫高壓反應釜,實驗室反應釜 您是第個訪問本(ben)站的(de)訪客!